Skip to main content
Log in

X-ray scattering studies on molecular structures of star and dendritic polymers

  • Published:
Macromolecular Research Aims and scope Submit manuscript

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.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

  1. 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).

    Article  CAS  Google Scholar 

  2. H.-C. Kim, J.-S. Kim, S. Baek, and M. Ree,Macromol. Res.,14, 173 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  3. 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).

    Article  CAS  Google Scholar 

  4. 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).

    Article  CAS  Google Scholar 

  5. C. Park, M. Rhue, M. Im, and C. Kim,Macromol. Res.,15, 688 (2007).

    Article  CAS  Google Scholar 

  6. A. Hirao, K. Sugiyama, and H. Yokoyama,Prog. Polym. Sci.,32, 1393 (2007).

    Article  CAS  Google Scholar 

  7. 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).

    CAS  Google Scholar 

  8. J.-S. Kim, H.-C. Kim, B. Lee, and M. Ree,Polymer,46, 7394 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  9. B. Lee, Y.-H. Park, Y.-T. Hwang, W. Oh, J. Yoon, and M. Ree,Nat. Mater.,4, 147 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  10. 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).

    Article  CAS  Google Scholar 

  11. 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).

    Article  CAS  Google Scholar 

  12. 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).

    Article  CAS  Google Scholar 

  13. A. Hirao, M. Hayashi, S. Loykulnant, K. Sugiyama, S.-W. Ryu, N. Haraguchi, A. Matsuo, and T. Higashihara,Prog. Polym. Sci.,30, 111 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  14. S. M. Grayson and M. J. Fréchet,Chem. Rev.,101, 3619 (2001).

    Article  Google Scholar 

  15. A. Hirao, K. Sugiyama, Y. Tsunoda, A. Matsuo, and T. Watanabe,J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem.,44, 6659 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  16. D. Taton, S. Matmour, S. Angot, S. Hou, R. Francis, B. Lepoittevin, D. Moinard, J. Babin, and Y. Gnanou,Polym. Int.,55, 1138 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  17. 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).

    Article  CAS  Google Scholar 

  18. 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).

    Article  CAS  Google Scholar 

  19. 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).

    CAS  Google Scholar 

  20. M. Ree, T. J. Shin, and S. W. Lee,Korea Polym. J.,9, 1 (2001).

    CAS  Google Scholar 

  21. 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).

    Article  CAS  Google Scholar 

  22. 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).

    Article  CAS  Google Scholar 

  23. 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).

    Google Scholar 

  24. M. Ree and I. S. Ko,Phys. High Tech.,14, 2 (2005).

    Google Scholar 

  25. K. Kuwajima, T. Inobe, and M. Arai,Macromol. Res.,14, 166 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  26. W. T. Chuang, U. S. Jeng, H. S. Sheu, and P. D. Hong,Macromol. Res.,14, 45 (2006).

    Article  CAS  Google Scholar 

  27. C. Li, G. H. Li, H. C. Moon, D. H. Lee, J. K. Kim, and J. Cho,Macromol. Res.,15, 656 (2007).

    Article  CAS  Google Scholar 

  28. O. Glatter and O. Kratky,Small Angle X-ray Scattering, Academic Press, New York, 1982.

    Google Scholar 

  29. R.-J. Roe,Methods of X-Ray and Neutron Scattering in Polymer Science, Oxford U. Press, New York, 2000.

    Google Scholar 

  30. F. Ganazzoli and R. La Ferla,J. Chem. Phys.,113, 9288 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  31. 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).

    Google Scholar 

  32. S. Rathgeber, M. Monkenbusch, M. Kreitschmann, V. Urban, and A. Brulet,J. Chem. Phys.,117, 4047 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  33. M. Daoud and J. Cotton,J. Phys. (Paris),43, 531 (1982).

    Article  CAS  Google Scholar 

  34. D. Papanagopoulos and A. Dondos,Eur. Polym. J.,40, 2305 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  35. J. S. Pedersen,Adv. Colloid Interf. Sci.,70, 171 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  36. M. Kurata and Y. Tsunashima, inPolymer Handbook, 3rd ed., J. Brandrup and H. Immergut, Eds., Wiley-Interscience, New York, 1989, VII, pp. 33.

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding authors

Correspondence to Moonhor Ree or Akira Hirao.

Rights and permissions

Reprints 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

Download citation

  • Received:

  • Revised:

  • Accepted:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/BF03218582

Keywords

Navigation