Entanglements in P3HT and their influence on thin-film mechanical properties: Insights from molecular dynamics simulations

Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics

Volumn 53, Issue 13, 2015, Pages 934-942

  Tummala, Naga Rajesh ^a   Risko, Chad ^a,b   Bruner, Christopher ^c   Dauskardt, Reinhold H ^c   Brédas, Jean Luc ^a,d  

^a GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b UNIVERSITY OF KENTUCKY   (United States)

^c Stanford University   (United States)

^d KING ABDULLAH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Saudi Arabia)

Author keywords

cohesion energy; conjugated polymers; mechanical properties; molecular dynamics; P3HT; polymer entanglement

Indexed keywords

CHAINS; CONJUGATED POLYMERS; MECHANICAL PROPERTIES; MOLECULAR WEIGHT; MONOMERS; OLIGOMERS; REGRESSION ANALYSIS; SCALES (WEIGHING INSTRUMENTS);

COHESION ENERGY; ELASTIC CHARACTERISTIC; MECHANICAL FLEXIBILITY; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; ORGANIC-BASED ELECTRONIC DEVICES; P3HT; POLYMER ENTANGLEMENT; PRIMITIVE PATH ANALYSIS;

MOLECULAR DYNAMICS;

EID: 84929703766     PISSN: 08876266     EISSN: 10990488     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/polb.23722     Document Type: Article

References (73)

1. H. Shirakawa, E. J. Louis, A. G. MacDiarmid, C. K. Chiang, A. J. Heeger, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1977, 16, 578-580.
2. S. Bauer, S. Bauer-Gogonea, I. Graz, M. Kaltenbrunner, C. Keplinger, R. Schwödiauer, Adv. Mater. 2014, 26, 149-162.
3. B. Adhikari, S. Majumdar, Prog. Polym. Sci. 2004, 29, 699-766.
4. Applications of Organic and Printed Electronics, 1 ed.; Springer US, 2013. Editor: Cantatore, Eugenio.
5. T.-A. Chen, X. Wu, R. D. Rieke, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 233-244.
6. K. M. Coakley, M. D. McGehee, Chem. Mater. 2004, 16, 4533-4542.
7. A. Marrocchi, D. Lanari, A. Facchetti, L. Vaccaro, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8457-8474.
8. K. N. Schwarz, T. W. Kee, D. M. Huang, Nanoscale 2013, 5, 2017-2027.
9. Y. Y. Yimer, A. Dhinojwala, M. Tsige, J. Chem. Phys. 2012, 137, 044703.
10. R. S. Bhatta, Y. Y. Yimer, D. S. Perry, M. Tsige, J. Phys. Chem. B 2013, 117, 10035-10045.
11. K. Do, D. M. Huang, R. Faller, A. J. Moule, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 14735-14739.
12. F. P. V. Koch, M. Heeney, P. Smith, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13699-13709.
13. M. Koppe, C. J. Brabec, S. Heiml, A. Schausberger, W. Duffy, M. Heeney, I. McCulloch, Macromolecules 2009, 42, 4661-4666.
14. T. Adachi, J. Brazard, R. J. Ono, B. Hanson, M. C. Traub, Z.-Q. Wu, Z. Li, J. C. Bolinger, V. Ganesan, C. W. Bielawski, D. A. Vanden Bout, P. F. Barbara, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1400-1404.
15. P. Kohn, S. Huettner, H. Komber, V. Senkovskyy, R. Tkachov, A. Kiriy, R. H. Friend, U. Steiner, W. T. S. Huck, J.-U. Sommer, M. Sommer, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4790-4805.
16. A. M. Ballantyne, L. Chen, J. Dane, T. Hammant, F. M. Braun, M. Heeney, W. Duffy, I. McCulloch, D. D. C. Bradley, J. Nelson, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 2373-2380.
17. C. Scharsich, R. H. Lohwasser, M. Sommer, U. Asawapirom, U. Scherf, M. Thelakkat, D. Neher, A. Köhler, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2012, 50, 442-453.
18. F. Paquin, H. Yamagata, N. J. Hestand, M. Sakowicz, N. Bérubé, M. Côté, L. X. Reynolds, S. A. Haque, N. Stingelin, F. C. Spano, C. Silva, Phys. Rev. B: Condens. Matter 2013, 88, 155202.
19. F. P. V. Koch, J. Rivnay, S. Foster, C. Müller, J. M. Downing, E. Buchaca-Domingo, P. Westacott, L. Yu, M. Yuan, M. Baklar, Z. Fei, C. Luscombe, M. A. McLachlan, M. Heeney, G. Rumbles, C. Silva, A. Salleo, J. Nelson, P. Smith, N. Stingelin, Prog. Polym. Sci. 2013, 38, 1978-1989.
20. J. Peet, J. Y. Kim, N. E. Coates, W. L. Ma, D. Moses, A. J. Heeger, G. C. Bazan, Nat. Mater. 2007, 6, 497-500.
21. S. B. Darling, M. Sternberg, J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6215-6218.
22. V. Brand, C. Bruner, R. H. Dauskardt, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2012, 99, 182-189.
23. C. Bruner, R. Dauskardt, Macromolecules 2014, 47, 1117-1121.
24. C. Bruner, N. C. Miller, M. D. McGehee, R. H. Dauskardt, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2863-2871.
25. S. R. Dupont, M. Oliver, F. C. Krebs, R. H. Dauskardt, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2012, 97, 171-175.
26. D. J. Lipomi, B. C. K. Tee, M. Vosgueritchian, Z. Bao, Adv. Mater. 2011, 23, 1771-1775.
27. T. F. O'Connor, A. V. Zaretski, B. A. Shiravi, S. Savagatrup, A. D. Printz, M. I. Diaz, D. J. Lipomi, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 370-378.
28. S. Savagatrup, A. S. Makaram, D. J. Burke, D. J. Lipomi, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 1169-1181.
29. A. Gasperini, K. Sivula, Macromolecules 2013, 46, 9349-9358.
30. B. O'Connor, E. P. Chan, C. Chan, B. R. Conrad, L. J. Richter, R. J. Kline, M. Heeney, I. McCulloch, C. L. Soles, D. M. DeLongchamp, ACS Nano 2010, 4, 7538-7544.
31. O. Awartani, B. I. Lemanski, H. W. Ro, L. J. Richter, D. M. DeLongchamp, B. T. O'Connor, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 399-406.
32. A. J. Baca, J.-H. Ahn, Y. Sun, M. A. Meitl, E. Menard, H.-S. Kim, W. M. Choi, D.-H. Kim, Y. Huang, J. A. Rogers, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5524-5542.
33. D.-Y. Khang, J. A. Rogers, H. H. Lee, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1526-1536.
34. P. Steve, J.Comput. Phys. 1995, 117, 1-19.
35. W. L. Jorgensen, D. S. Maxwell, J. Tirado-Rives, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225-11236.
36. D. M. Huang, R. Faller, K. Do, A. J. Moulé, J. Chem. Theory Comput. 2009, 6, 526-537.
37. S. Nose, J. Chem. Phys. 1984, 81, 511-519.
38. M. E. Tuckerman, J. Alejandre, R. Lõpez-Rendõn, A. L. Jochim, G. J. Martyna, J. Phys. A: Math. Gen. 2006, 39, 5629.
39. J. Zhao, A. Swinnen, G. Van Assche, J. Manca, D. Vanderzande, B. V. Mele, J. Phys. Chem. B 2009, 113, 1587-1591.
40. P. E. Hopkinson, P. A. Staniec, A. J. Pearson, A. D. F. Dunbar, T. Wang, A. J. Ryan, R. A. L. Jones, D. G. Lidzey, A. M. Donald, Macromolecules 2011, 44, 2908-2917.
41. M. E. Tuckerman, C. J. Mundy, S. Balasubramanian, M. L. Klein, J. Chem. Phys. 1997, 106, 5615-5621.
42. D. Frenkel, B. Smit, Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications, 2nd ed.; Academic Publishers: London, 2002.
43. J. Mårdalen, E. J. Samuelsen, O. R. Gautun, P. H. Carlsen, Solid State Commun. 1991, 77, 337-339.
44. T. J. Prosa, M. J. Winokur, J. Moulton, P. Smith, A. J. Heeger, Macromolecules 1992, 25, 4364-4372.
45. S. Rane, P. D. Gujrati, Phys. Rev. E 2001, 64, 011801.
46. S. S. Jawalkar, K. V. S. N. Raju, S. B. Halligudi, M. Sairam, T. M. Aminabhavi, J. Phys. Chem. B 2007, 111, 2431-2439.
47. M. M. Francl, W. J. Petro, W. J. Hehre, J. S. Binkley, M. S. Gordon, D. J. DeFrees, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 1982, 77, 3654.
48. F. Machui, S. Abbott, D. Waller, M. Koppe, C. J. Brabec, Macromol. Chem. Phys. 2011, 212, 2159-2165.
49. K. Foteinopoulou, N. C. Karayiannis, V. G. Mavrantzas, M. Kröger, Macromolecules 2006, 39, 4207-4216.
50. S. Shanbhag, M. Kröger, Macromolecules 2007, 40, 2897-2903.
51. N. C. Karayiannis, M. Kröger, Int. J. Mol. Sci. 2009, 10, 5054-5089.
52. R. S. Hoy, K. Foteinopoulou, M. Kröger, Phys. Rev. E 2009, 80, 031803.
53. M. Doi, Introduction to Polymer Physics; Oxford University Press, London, UK 1996.
54. P. J. Flory, Statistical Mechanics of Chain Molecules, Repr. ed. with corrections/ed.; Munich: Hanser Publishers, 1989.
55. J. A. S. Rudi, T. Christos, L. Ying, L. Wing Kam, K. Martin, D. S. Jay, N. J. Phys. 2014, 16, 015027.
56. A. G. Mikos, N. A. Peppas, J. Chem. Phys. 1988, 88, 1337-1342.
57. J.-M. Y. Carrillo, R. Kumar, M. Goswami, B. G. Sumpter, W. M. Brown, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 17873-17882.
58. L. J. Fetters, D. J. Lohse, D. Richter, T. A. Witten, A. Zirkel, Macromolecules 1994, 27, 4639-4647.
59. E. Collini, G. D. Scholes, Science 2009, 323, 369-373.
60. D. Beljonne, G. Pourtois, C. Silva, E. Hennebicq, L. M. Herz, R. H. Friend, G. D. Scholes, S. Setayesh, K. Müllen, J. L. Brédas, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 10982-10987.
61. G. W. Heffner, D. S. Pearson, Macromolecules 1991, 24, 6295-6299.
62. J. Niklas, K. L. Mardis, B. P. Banks, G. M. Grooms, A. Sperlich, V. Dyakonov, S. Beaupre, M. Leclerc, T. Xu, L. Yu, O. G. Poluektov, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 9562-9574.
63. J.-F. Chang, J. Clark, N. Zhao, H. Sirringhaus, D. W. Breiby, J. W. Andreasen, M. M. Nielsen, M. Giles, M. Heeney, I. McCulloch, Phys. Rev. B: Condens. Matter 2006, 74, 115318.
64. P. K. Choudhury, D. Bagchi, C. S. S. Sangeeth, R. Menon, J. Mater. Chem. 2011, 21, 1607-1614.
65. C. Ortiz, G. Hadziioannou, Macromolecules 1999, 32, 780-787.
66. J. P. Aime, F. Bargain, M. Schott, H. Eckhardt, G. G. Miller, R. L. Elsenbaumer, Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 55-58.
67. O. Alexiadis, V. G. Mavrantzas, Macromolecules 2013, 46, 2450-2467.
68. J. Rivnay, S. C. B. Mannsfeld, C. E. Miller, A. Salleo, M. F. Toney, Chem. Rev. 2012, 112, 5488-5519.
69. R. Kumar, M. Goswami, B. G. Sumpter, V. N. Novikov, A. P. Sokolov, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 4604-4609.
70. H. S. Marsh, A. Jayaraman, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2013, 51, 64-77.
71. D. Tahk, H. H. Lee, D.-Y. Khang, Macromolecules 2009, 42, 7079-7083.
72. N. R. Tummala, C. Bruner, C. Risko, J.-L. Bredas, R. H. Dauskardt, submitted for publication.
73. J. Rottler, S. Barsky, M. O. Robbins, Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 148304.