Ionic mobility in DNA films studied by dielectric spectroscopy

9 pagesInternational audienceDouble-helix DNA molecules can be found under different conformational structures driven by ionic and hydration surroundings. Usually, only the B-form of DNA, which is the only form stable in aqueous solution, can be studied by dielectric measurements. Here, the dielectric responses of DNA molecules in the A- and B-form, oriented co-linearly within fibres assembled in a film have been analyzed. The dielectric dispersion, permittivity and dissipation factor, have been measured as a function of frequency, strength voltage, time, temperature and nature of the counter-ions. Besides a high electrode polarization component, two relaxation peaks have been observed and fitted by two Cole-Cole relaxation terms. In the frequency range that we investigated (0.1Hz to 5 10^6Hz) the dielectric properties are dominated by the mobility and diffusivity of the counter-ions and their interactions with the DNA molecules, which can therefore be characterized for the A- and B-forms of DNA

Effect of film thickness on structural, morphology, dielectric and electric properties of parylene C films

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Étude des propriétés physico-chimiques et (di)-électriques du parylène C en couche mince

This work of thesis consisted in undertaking a thorough study of the physicochemical properties of the parylene C, which is a chlorinated polymer, in relationship with its electric and dielectric properties. These last determined mainly the behavior of the permittivity and the dielectric losses according to the temperature (of nitrogen up to 300 °C) on a wide frequency range (10-4Hz - 1 MHz). The analyses by x-rays diffraction showed that this polymer had a a - monoclinical crystalline structure with a rate of crystallinity of 45 %. This rate is slightly depending on the thickness for layers thicknesses higher than 50 nm. Specific annealing applied to the parylene C made it possible to modify the rate of crystallinity and values from 30% to 75 % of crystallinity could be obtained. A linear relation between the rate of crystallinity and the temperature of annealing was proposed. The dielectric analyses made it possible to highlight three principal mechanisms of relaxation: b, g, a. In addition, a mechanism of interfacial polarization (Maxwell-Wagner-Sillars) was identified at high temperature (beyond the glass transition). The molecular mobility of the chains around the glass transition was analyzed in-depth and the results (index of fragility, thermodynamic parameters...) were positioned compared to the data of the literature concerning of other polymers.Ces travaux de thèse ont consisté à mener une étude approfondie des propriétés physico-chimiques du parylène C, qui est un polymère chloré, en lien avec ses propriétés électriques et diélectriques. Ces dernières ont cerné principalement le comportement de la constante diélectrique et des pertes diélectriques en fonction de la température (de l'azote jusqu'à 300 °C) sur une plage de fréquence étendue (10-4 Hz - 1 MHz). Les analyses par diffraction des rayons X ont montré que ce polymère présentait une structure cristalline a- monoclinique avec un taux de cristallinité de 45 % après élaboration. Ce taux est faiblement dépendant de l'épaisseur pour des couches d'épaisseurs supérieures à 50 nm. Des recuits spécifiques appliqués sur le parylène C au dessus de la température de transition vitreuse ont permis de modifier le taux de cristallinité et des valeurs de 30% à 75 % ont pu être obtenues. Une relation linéaire entre le taux de cristallinité et la température de recuit a été proposée. Les analyses diélectriques ont permis de mettre en évidence trois mécanismes principaux de relaxation : La relaxation b, la relaxation g et la relaxation a. Par ailleurs, un mécanisme de polarisation interfaciale de type Maxwell-Wagner-Sillars (MWS) a été identifié à haute température (au-delà de la transition vitreuse). La mobilité moléculaire des chaînes autour de la température de transition vitreuse a été analysée en profondeur et les résultats (indice de fragilité, paramètres thermodynamiques...) ont été positionnés par rapport aux données de la littérature concernant d'autres polymères

Étude des propriétés physico-chimiques et (di)-électriques du parylène C en couche mince

This work of thesis consisted in undertaking a thorough study of the physicochemical properties of the parylene C, which is a chlorinated polymer, in relationship with its electric and dielectric properties. These last determined mainly the behavior of the permittivity and the dielectric losses according to the temperature (of nitrogen up to 300 °C) on a wide frequency range (10-4Hz - 1 MHz). The analyses by x-rays diffraction showed that this polymer had a a - monoclinical crystalline structure with a rate of crystallinity of 45 %. This rate is slightly depending on the thickness for layers thicknesses higher than 50 nm. Specific annealing applied to the parylene C made it possible to modify the rate of crystallinity and values from 30% to 75 % of crystallinity could be obtained. A linear relation between the rate of crystallinity and the temperature of annealing was proposed. The dielectric analyses made it possible to highlight three principal mechanisms of relaxation: b, g, a. In addition, a mechanism of interfacial polarization (Maxwell-Wagner-Sillars) was identified at high temperature (beyond the glass transition). The molecular mobility of the chains around the glass transition was analyzed in-depth and the results (index of fragility, thermodynamic parameters...) were positioned compared to the data of the literature concerning of other polymers.Ces travaux de thèse ont consisté à mener une étude approfondie des propriétés physico-chimiques du parylène C, qui est un polymère chloré, en lien avec ses propriétés électriques et diélectriques. Ces dernières ont cerné principalement le comportement de la constante diélectrique et des pertes diélectriques en fonction de la température (de l'azote jusqu'à 300 °C) sur une plage de fréquence étendue (10-4 Hz - 1 MHz). Les analyses par diffraction des rayons X ont montré que ce polymère présentait une structure cristalline a- monoclinique avec un taux de cristallinité de 45 % après élaboration. Ce taux est faiblement dépendant de l'épaisseur pour des couches d'épaisseurs supérieures à 50 nm. Des recuits spécifiques appliqués sur le parylène C au dessus de la température de transition vitreuse ont permis de modifier le taux de cristallinité et des valeurs de 30% à 75 % ont pu être obtenues. Une relation linéaire entre le taux de cristallinité et la température de recuit a été proposée. Les analyses diélectriques ont permis de mettre en évidence trois mécanismes principaux de relaxation : La relaxation b, la relaxation g et la relaxation a. Par ailleurs, un mécanisme de polarisation interfaciale de type Maxwell-Wagner-Sillars (MWS) a été identifié à haute température (au-delà de la transition vitreuse). La mobilité moléculaire des chaînes autour de la température de transition vitreuse a été analysée en profondeur et les résultats (indice de fragilité, paramètres thermodynamiques...) ont été positionnés par rapport aux données de la littérature concernant d'autres polymères

Investigation of the physical and electrical properties of Parylene

Ces travaux de thèse ont consisté à mener une étude approfondie des propriétés physico-chimiques duparylène C, qui est un polymère chloré, en lien avec ses propriétés électriques et diélectriques. Ces dernièresont cerné principalement le comportement de la constante diélectrique et des pertes diélectriques enfonction de la température (de l’azote jusqu’à 300 °C) sur une plage de fréquence étendue (10-4 Hz – 1 MHz).Les analyses par diffraction des rayons X ont montré que ce polymère présentait une structure cristalline a-monoclinique avec un taux de cristallinité de 45 % après élaboration. Ce taux est faiblement dépendant del’épaisseur pour des couches d’épaisseurs supérieures à 50 nm. Des recuits spécifiques appliqués sur leparylène C au dessus de la température de transition vitreuse ont permis de modifier le taux de cristallinité etdes valeurs de 30% à 75 % ont pu être obtenues. Une relation linéaire entre le taux de cristallinité et latempérature de recuit a été proposée. Les analyses diélectriques ont permis de mettre en évidence troismécanismes principaux de relaxation : La relaxation b, la relaxation g et la relaxation a. Par ailleurs, unmécanisme de polarisation interfaciale de type Maxwell-Wagner-Sillars (MWS) a été identifié à hautetempérature (au-delà de la transition vitreuse). La mobilité moléculaire des chaînes autour de la températurede transition vitreuse a été analysée en profondeur et les résultats (indice de fragilité, paramètresthermodynamiques…) ont été positionnés par rapport aux données de la littérature concernant d’autrespolymères.This work of thesis consisted in undertaking a thorough study of the physicochemical properties of theparylene C, which is a chlorinated polymer, in relationship with its electric and dielectric properties. These lastdetermined mainly the behavior of the permittivity and the dielectric losses according to the temperature (ofnitrogen up to 300 °C) on a wide frequency range (10-4Hz – 1 MHz). The analyses by x-rays diffraction showedthat this polymer had a a - monoclinical crystalline structure with a rate of crystallinity of 45 %. This rate isslightly depending on the thickness for layers thicknesses higher than 50 nm. Specific annealing applied to theparylene C made it possible to modify the rate of crystallinity and values from 30% to 75 % of crystallinitycould be obtained. A linear relation between the rate of crystallinity and the temperature of annealing wasproposed. The dielectric analyses made it possible to highlight three principal mechanisms of relaxation: b, g,a. In addition, a mechanism of interfacial polarization (Maxwell-Wagner-Sillars) was identified at hightemperature (beyond the glass transition). The molecular mobility of the chains around the glass transitionwas analyzed in-depth and the results (index of fragility, thermodynamic parameters...) were positionedcompared to the data of the literature concerning of other polymers

Etude des propriétés physico-chimiques et (di-)électriques du parylène C en couche mince

Ces travaux de thèse ont consisté à mener une étude approfondie des propriétés physico-chimiques duparylène C, qui est un polymère chloré, en lien avec ses propriétés électriques et diélectriques. Ces dernièresont cerné principalement le comportement de la constante diélectrique et des pertes diélectriques enfonction de la température (de l azote jusqu à 300 C) sur une plage de fréquence étendue (10-4 Hz 1 MHz).Les analyses par diffraction des rayons X ont montré que ce polymère présentait une structure cristalline a-monoclinique avec un taux de cristallinité de 45 % après élaboration. Ce taux est faiblement dépendant del épaisseur pour des couches d épaisseurs supérieures à 50 nm. Des recuits spécifiques appliqués sur leparylène C au dessus de la température de transition vitreuse ont permis de modifier le taux de cristallinité etdes valeurs de 30% à 75 % ont pu être obtenues. Une relation linéaire entre le taux de cristallinité et latempérature de recuit a été proposée. Les analyses diélectriques ont permis de mettre en évidence troismécanismes principaux de relaxation : La relaxation b, la relaxation g et la relaxation a. Par ailleurs, unmécanisme de polarisation interfaciale de type Maxwell-Wagner-Sillars (MWS) a été identifié à hautetempérature (au-delà de la transition vitreuse). La mobilité moléculaire des chaînes autour de la températurede transition vitreuse a été analysée en profondeur et les résultats (indice de fragilité, paramètresthermodynamiques ) ont été positionnés par rapport aux données de la littérature concernant d autrespolymères.This work of thesis consisted in undertaking a thorough study of the physicochemical properties of theparylene C, which is a chlorinated polymer, in relationship with its electric and dielectric properties. These lastdetermined mainly the behavior of the permittivity and the dielectric losses according to the temperature (ofnitrogen up to 300 C) on a wide frequency range (10-4Hz 1 MHz). The analyses by x-rays diffraction showedthat this polymer had a a - monoclinical crystalline structure with a rate of crystallinity of 45 %. This rate isslightly depending on the thickness for layers thicknesses higher than 50 nm. Specific annealing applied to theparylene C made it possible to modify the rate of crystallinity and values from 30% to 75 % of crystallinitycould be obtained. A linear relation between the rate of crystallinity and the temperature of annealing wasproposed. The dielectric analyses made it possible to highlight three principal mechanisms of relaxation: b, g,a. In addition, a mechanism of interfacial polarization (Maxwell-Wagner-Sillars) was identified at hightemperature (beyond the glass transition). The molecular mobility of the chains around the glass transitionwas analyzed in-depth and the results (index of fragility, thermodynamic parameters...) were positionedcompared to the data of the literature concerning of other polymers.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Performance improvements of the hydrophobic and the dielectric properties of parylene C

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Low-frequency dielectric functions of dense and chevronic thin films of parylene C

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Evaluation of Activation Parameters of Molecular Mobility of Parylene C Using Differential Scanning Calorimetry, Dielectric Spectroscopy, and Thermally Stimulated Depolarization Currents

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Dielectric relaxation and ionic conduction in 66% Silica/CW229-3/HW229-1 microcomposite polymer

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