Abstract
We studied the molecular shapes and structural characteristics of a 33-armed, star polystyrene (PS-33A) and two 3rd-generation, dendrimer-like, star-branched poly(methyl methacrylate)s with different architectures (PMMA-G3a and PMMA-3Gb) and 32 end-branches under good solvent and theta (Θ) solvent conditions by using synchrotron small angle X-ray scattering (SAXS). The SAXS analyses were used to determine the structural details of the star PS and dendrimer-like, star-branched PMMA polymers. PS-33A had a fuzzy-spherical shape, whereas PMMA-G3a and PMMA-G3b had fuzzy-ellipsoidal shapes of similar size, despite their different chemical architectures. The star PS polymer’s arms were more extended than those of linear polystyrene. Furthermore, the branches of the dendrimer-like, star-branched polymers were more extended than those of the star PS polymer, despite having almost the same number of branches as PS-33A. The differences between the internal chain structures of these materials was attributed to their different chemical architectures.
Similar content being viewed by others
References
S. I. Kim, M. Ree, T. J. Shin, and J. C. Jung,J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem.,37, 2909 (1999). (b) S. W. Lee, T. Chang, and M. Ree,Macromol. Rapid Commun.,22, 941 (2001). (c) B. Chae, S. B. Kim, S. W. Lee, S. I. Kim, W. Choi, B. Lee, M. Ree, K. H. Lee, and J.C. Jung,Macromolecules,35, 10119 (2002). (d) B. Chae, S.W. Lee, B. Lee, W. Choi, S. B. Kim, Y. M. Jung, J. C. Jung, K. H. Lee, and M. Ree,J. Phys. Chem. B,107, 11911 (2003). (e) B. Chae, S. W. Lee, Y. M. Jung, M. Ree, and S. B. Kim,Langmuir,19, 687 (2003). (f) B. Chae, S. W. Lee, B. Lee, W. Choi, S. B. Kim, Y. M. Jung, J. C. Jung, K. H. Lee, and M. Ree,Langmuir,19, 9459 (2003). (g) B. Chae, S. W. Lee, S. B. Kim, B. Lee, and M. Ree,Langmuir,19, 6039 (2003). (h) S. W. Lee, S. I. Kim, B. Lee, W. Choi, B. Chae, S. B. Kim, and M. Ree,Macromolecules,36, 6527 (2003). (i) S. W. Lee, S. I. Kim, B. Lee, H. C. Kim, T. Chang, and M. Ree,Langmuir,19, 10381 (2003). (j) S. W. Lee, S. J. Lee, S. G. Hahm, T. J. Lee, B. Lee, B. Chae, S. B. Kim, J. C. Jung, W. C. Zin, B. H. Sohn, and M. Ree,Macromolecules,38, 4331 (2005). (k) S. G. Hahm, T. J. Lee, T. Chang, J. C. Jung, W.-C. Zin, and M. Ree,Macromolecules,39, 5385 (2006). (l) S. G. Hahm, T. J. Lee, and M. Ree,Adv. Funct. Mater.,17, 1359 (2007).
H.-C. Kim, J.-S. Kim, S. Baek, and M. Ree,Macromol. Res.,14, 173 (2006).
J. Yoon, K. S. Jin, H. C. Kim, G. Kim, K. Heo, S. Jin, J. Kim, K.-W. Kim, and M. Ree,J. Appl. Cryst.,40, 476 (2007). (b) J. Yoon, S. W. Lee, S. Choi, K. Heo, K. S. Jin, S. Jin, G. Kim, J. Kim, K.-W. Kim, H. Kim, and M. Ree,J. Phys. Chem. B,112, 5338 (2008).
J. F. G. A. Jansen, H. W. I. Peerlings, E. M. M. de Brabander-Van den Berg, and E. W. Meijer,Angew. Chem. Int. Ed.,34, 1206 (1995). (b) I. Tabakovic, L. L. Miller, R. G. Duan, D. C. Tully, and D. A. Tomalia,Chem. Mater.,9, 736 (1997). (c) J. L. Hedrick, T. Magbitang, E. F. Cornnor, T. Glauser, W. Volken, and C. L. Hawker,Chem. Eur. J.,8, 3308 (2002). (d) J. Groll, E. V. Amirgoulova, T. Ameringer, C. D. Heyes, C. Rocker, G. U. Nienhaus, and M. Moller,J. Am. Chem. Soc.,126, 4234 (2004). (e) S. M. Rele, W. Cui, L. Wang, S. Hou, B. Barr-Zarse, D. Taton, Y. Gnanou, J. D. Esko, and E. L. Chaikof,J. Am. Chem. Soc.,127, 10132 (2005).
C. Park, M. Rhue, M. Im, and C. Kim,Macromol. Res.,15, 688 (2007).
A. Hirao, K. Sugiyama, and H. Yokoyama,Prog. Polym. Sci.,32, 1393 (2007).
Y. C. Shin, K.-Y. Choi, M. Y. Jin, S.-K. Hong, D. Cho, T. Chang, and M. Ree,Korea Polym. J.,9, 100 (2001).
J.-S. Kim, H.-C. Kim, B. Lee, and M. Ree,Polymer,46, 7394 (2005).
B. Lee, Y.-H. Park, Y.-T. Hwang, W. Oh, J. Yoon, and M. Ree,Nat. Mater.,4, 147 (2005).
B. Lee, W. Oh, Y. Hwang, Y.-H. Park, J. Yoon, K. S. Jin, K. Heo, J. Kim, K.-W. Kim, and M. Ree,Adv. Mater.,17, 696 (2005).
B. Lee, J. Yoon, W. Oh, Y. Hwang, K. Heo, K. S. Jin, J. Kim, K.-W. Kim, and M. Ree,Macromolecules,38, 3395 (2005). (b) B. Lee, W. Oh, J. Yoon, Y. Hwang, J. Kim, B. G. Landes, J. P. Quintana, and M. Ree,Macromolecules,38, 8991 (2005). (c) M. Ree, J. Yoon, and K. Heo,J. Mater. Chem.,16, 685 (2006). (d) Y. Kim, S. Cook, S. M. Tuladhar, S. A. Choulis, J. Nelson, J. R. Durrant, D. D. C. Bradley, M. Giles, I. McCulloch, C.-S. Ha, and M. Ree,Nat. Mater.,5, 197 (2006). (e) K. Heo, K. S. Jin, J. Yoon, S. Jin, W. Oh, and M. Ree,J. Phys. Chem. B,110, 15887 (2006). (f) J. Yoon, K. Heo, W. Oh, K. S. Jin, S. Jin, J. Kim, K.-W. Kim, T. Chang, and M. Ree,Nanotechnology,17, 3490 (2006). (g) K. S. Jin, K. Heo, W. Oh, J. Yoon, B. Lee, Y. Hwang, J.-S. Kim, Y.-H. Park, T. Chang, and M. Ree,J. Appl. Cryst.,40, s631 (2007). (h) W. Oh, Y. Hwang, T. J. Shin, B. Lee, J.-S. Kim, J. Yoon, S. Brennan, A. Mehta, and M. Ree,J. Appl. Cryst.,40, s626 (2007). (i) W. Oh, Y. D. Park, Y. Hwang, and M. Ree,Bull. Korean Chem. Soc.,28, 2481 (2007).
B. J. Bauer and L. J. Fetters,Rubber Chem. Technol.,51, 406 (1978). (b) J. Roovers, N. Hadjichristidis, and L. J. Fetters,Macromolecules,16, 214 (1983). (c) J. Roovers, inEncyclopedia of Polymer Science and Engineering, 2nd ed., J. I. Kroschwitz, Ed., Wiley-Interscience, New York, 1985, Vol. 2, p. 478. (d) K. Huber, S. Bantle, W. Burchard, and L. J. Fetters,Macromolecules,19, 1404 (1986). (e) D. Richter, B. Farago, L. J. Fetters, J. S. Huang, and B. Ewen,Macromolecules,23, 1845 (1990). (f) P. J. Lutz and D. Rein, inStar and Hyperbranched Polymers, M. K. Mishra and S. Kobayashi, Eds., Marcel Dekker, New York, 1999, p. 27. (g) N. Hadjichristidis, M. Pitsikalis, S. Pispas, and H. Iatou,Chem. Rev.,101, 3747 (2001).
A. Hirao, M. Hayashi, S. Loykulnant, K. Sugiyama, S.-W. Ryu, N. Haraguchi, A. Matsuo, and T. Higashihara,Prog. Polym. Sci.,30, 111 (2005).
S. M. Grayson and M. J. Fréchet,Chem. Rev.,101, 3619 (2001).
A. Hirao, K. Sugiyama, Y. Tsunoda, A. Matsuo, and T. Watanabe,J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem.,44, 6659 (2006).
D. Taton, S. Matmour, S. Angot, S. Hou, R. Francis, B. Lepoittevin, D. Moinard, J. Babin, and Y. Gnanou,Polym. Int.,55, 1138 (2006).
A. Hirao and N. Haraguchi,Macromolecules,35, 7238 (2002). (b) A. Hirao and Y. Tokuda,Macromolecules,36, 6081 (2003). (c) A. Hirao, M. Hayashi, S. Loykulnant, K. Sugiyama, S.-W. Ryu, N. Haraguchi, A. Matsuo, and T. Higashihara,Prog. Polym. Sci.,30, 111 (2005).
J. Bolze, J. Kim, J.-Y. Huang, S. Rah, H. S. Youn, B. Lee, T. J. Shin, and M. Ree,Macromol. Res.,10, 2 (2002).
M. Ree, S. H. Woo, and T. J. Shin,Polymer Sci. Technol. (Korea),8, 57 (1997). (b) M. Ree, S. I. Kim, S. W. Lee, and J. H. Jung,Polymer Sci. Technol. (Korea),8, 663 (1997).
M. Ree, T. J. Shin, and S. W. Lee,Korea Polym. J.,9, 1 (2001).
T. J. Shin, B. Lee, H. S. Youn, K.-B. Lee, and M. Ree,Langmuir,17, 7842 (2001). (b) B. Lee, T. J. Shin, S. W. Lee, J. W. Lee, and M. Ree,Macromol. Symp.,190, 173 (2002). (c) B. Lee, T. J. Shin, S. W. Lee, J. Yoon, J. Kim, H. S. Youn, K.-B. Lee, and M. Ree,Polymer,44, 2509 (2003). (d) B. Lee, T. J. Shin, S. W. Lee, J. Yoon, J. Kim, and M. Ree,Macromolecules,37, 4174 (2004). (e) T. J. Shin and M. Ree,J. Phys. Chem. B,111, 13894 (2007). (f) K. Heo, J. Yoon, K. S. Jin, S. Jin, H. Sato, Y. Ozaki, M. M. Satkowski, I. Noda, and M. Ree,J. Phys. Chem. B,112, 4571 (2008).
B. Lee, I. Park, J. Yoon, S. Park, J. Kim, K.-W. Kim, T. Chang, and M. Ree,Macromolecules,38, 4311 (2005). (b) I. Park, B. Lee, J. Ryu, K. Im, J. Yoon, M. Ree, and T. Chang,Macromolecules,38, 10532 (2005). (c) K. Heo, J. Yoon, and M. Ree,IEE Proc. Bionanotechnology,153, 121 (2006). (d) S. Jin, J. Yoon, K. Heo, H.-W. Park, T. J. Shin, T. Chang, and M. Ree,J. Appl. Cryst.,40, 950 (2007). (e) K. Heo, S.-G. Park, J. Yoon, K. S. Jin, S. Jin, S.-W. Rhee, and M. Ree,J. Phys. Chem. C,111, 10848 (2007). (f) K. Heo, J. Yoon, K. S. Jin, S. Jin, G. Kim, H. Sato, Y. Ozaki, M. M. Satkowski, I. Noda, and M. Ree,J. Appl. Cryst.,40, s594 (2007). (g) J. Yoon, S. C. Choi, S. Jin, K. S. Jin, K. Heo, and M. Ree,J. Appl. Cryst.,40, s669 (2007). (h) K. Heo, K. S. Oh, J. Yoon, K. S. Jin, S. Jin, C. K. Choi, and M. Ree,J. Appl. Cryst.,40, s614 (2007). (i) T. J. Lee, G.-S. Byun, K. S. Jin, K. Heo, G. Kim, S. Y. Kim, I. Cho, and M. Ree,J. Appl. Cryst.,40, s620 (2007). (j) J. Yoon, S. Y. Yang, K. Heo, B. Lee, W. Joo, J. K. Kim, and M. Ree,J. Appl. Cryst.,40, 305 (2007). (k) K. Heo, J. Yoon, S. Jin, J. Kim, K.-W. Kim, T. J. Shin, B. Chung, T. Chang, and M. Ree,J. Appl. Cryst.,41, 281 (2008).
C.-J. Yu, J. Kim, K.-W. Kim, G.-H. Kim, H.-S. Lee, M. Ree, and K.-J. Kim,J. Kor. Vac. Soc.,14, 138 (2005). (b) D. S. Jang, H. J. Lee, B. Lee, B. H. Hong, H. J. Cha, J. Yoon, K. Lim, Y. J. Yoon, J. Kim, M. Ree, H. C. Lee, and K. Y. Choi,FEBS Letters,280, 4166 (2006). (c) J. M. Choi, S. Y. Kang, W. J. Bae, K. S. Jin, M. Ree, and Y. Cho,J. Biol. Chem.,282, 9941 (2007). (d) D. Y. Kim, K. S. Jin, E. Kwon, M. Ree, and K. K. Kim,Proc. Natl. Acad. Sci. USA,104, 8779 (2007). (e) J. H. Lee, G. B. Kang, H.-H. Lim, K. S. Jin, S.-H. Kim, M. Ree, C.-S. Park, S.-J. Kim, and S. H. Eom,J. Mol. Biol.,376, 308 (2008). (f) K. S. Jin, D. Y. Kim, Y. Rho, V. B. Le, E. Kwon, K. K. Kim, and M. Ree,J. Synchrotron Rad.,15, 219 (2008).
M. Ree and I. S. Ko,Phys. High Tech.,14, 2 (2005).
K. Kuwajima, T. Inobe, and M. Arai,Macromol. Res.,14, 166 (2006).
W. T. Chuang, U. S. Jeng, H. S. Sheu, and P. D. Hong,Macromol. Res.,14, 45 (2006).
C. Li, G. H. Li, H. C. Moon, D. H. Lee, J. K. Kim, and J. Cho,Macromol. Res.,15, 656 (2007).
O. Glatter and O. Kratky,Small Angle X-ray Scattering, Academic Press, New York, 1982.
R.-J. Roe,Methods of X-Ray and Neutron Scattering in Polymer Science, Oxford U. Press, New York, 2000.
F. Ganazzoli and R. La Ferla,J. Chem. Phys.,113, 9288 (2000).
O. Glatter,Acta Phys. Austriaca,47, 83 (1977). (b) O. Glatter,J. Appl. Cryst.,10, 415 (1977). (c) O. Glatter,J. Appl. Cryst.,13, 577 (1980).
S. Rathgeber, M. Monkenbusch, M. Kreitschmann, V. Urban, and A. Brulet,J. Chem. Phys.,117, 4047 (2002).
M. Daoud and J. Cotton,J. Phys. (Paris),43, 531 (1982).
D. Papanagopoulos and A. Dondos,Eur. Polym. J.,40, 2305 (2004).
J. S. Pedersen,Adv. Colloid Interf. Sci.,70, 171 (1997).
M. Kurata and Y. Tsunashima, inPolymer Handbook, 3rd ed., J. Brandrup and H. Immergut, Eds., Wiley-Interscience, New York, 1989, VII, pp. 33.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding authors
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Jin, S., Jin, K.S., Yoon, J. et al. X-ray scattering studies on molecular structures of star and dendritic polymers. Macromol. Res. 16, 686–694 (2008). https://doi.org/10.1007/BF03218582
Received:
Revised:
Accepted:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF03218582