A R T I C L E S
Frattarelli et al.
deposition (PVD).11 Of these methods, the latter two offer the
attraction of directional atom-atom bonding to lock in the
acentricity,7-11 hence, organizational stability, mechanical
robustness, environmental stability, and nanoscale control of
film growth.
Small-molecule PVD processes are widely used in the growth
of organic thin films for organic light-emitting diodes (OLEDS)
and field-effect transistors (OFETSs) where they provide precise
control of film growth rate, film thickness, and film crystallin-
ity.12 In applying PVD methods to NLO thin-film growth, we
envisioned the need for highly directional intermolecular
interactions that would promote acentric supramolecular self-
assembly as in Scheme 1. The intermolecular interactions in
this strategy must have directional predictability, be sufficiently
strong to enforce an acentric nanostructure, yet must be
sufficiently weak to afford precursor volatility and potential film
annealability. Of the possible conceivable bonding motifs,
hydrogen-bonded structures offer well-characterized and pre-
dictable bonding patterns and strengths that are tunable via the
participating donor and acceptor groups.11a,b,e,13,14
PVD of molecular chromophores bearing hydrogen-bonding
motifs has only occasionally been used for fabricating EO-active
(5) (a) van der Boom, M. E. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 3363. (b)
Ma, H.; Chen, B.; Sassa, T.; Dalton, L. R.; Jen, A. K.-Y. J. Am. Chem.
Soc. 2001, 123, 986. (c) Hayden, L. M.; Kim, W.-K.; Chafin, A. P.;
Lindsay, G. A. Macromolecules 2001, 34, 1493. (d) Jiang, H.; Kakkar,
A. K. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3657. (e) Yitzchaik, S.; Di Bella,
S.; Lundquist, P. M.; Wong, G. K.; Marks, T. J. J. Am. Chem. Soc.
1997, 119, 2995. (f) Ye, C.; Minami, N.; Marks, T. J.; Yang, J.; Wong,
G. K. Macromolecules 1988, 21, 2899. (g) Ye, C.; Marks, T. J.; Yang,
J.; Wong, G. K. Macromolecules 1987, 20, 2322.
(2) (a) Kang, H.; Facchetti, A.; Jiang, H.; Cariati, E.; Righetto, S.; Ugo,
R.; Zuccaccia, C.; Macchioni, A.; Stern, C. L.; Liu, Z.; Ho, S.-T.;
Brown, E. C.; Ratner, M. A.; Marks, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2007,
129, 3267. (b) Kim, T.-D.; Kang, J.-W.; Luo, J.; Jang, S.-H.; Ka, J.-
W.; Tucker, N.; Benedict, J. B.; Dalton, L. R.; Gray, T.; Overney,
R. M.; Park, D. H.; Herman, W. N.; Jen, A. K.-Y. J. Am. Chem. Soc.
2007, 129, 488. (c) Dalton, L. R.; Sullivan, P. A.; Bale, D. H.; Olbricht,
B. C. Solid-State Elec. 2007, 51, 1263. (d) Rommel, H. L.; Robinson,
B. H. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 18765. (e) DeRose, C. T.; Enami,
Y.; Loychik, C.; Norwood, R. A.; Mathine, D.; Fallahi, M.; Peygham-
barian, N.; Luo, J. D.; Jen, A. K.-Y.; Kathaperumal, M.; Yamamoto,
M. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 131102. (f) Marder, S. R. Chem.
Commun. 2006, 131. (g) Locatelli, D.; Quici, S.; Roberto, D.; De
Angelis, F. Chem. Commun. 2005, 5405. (h) Baehr-Jones, T.;
Hochberg, M.; Wang, G.; Lawson, R.; Liao, Y.; Sullivan, P. A.; Dalton,
L.; Jen, A. K. Y.; Scherer, A. Opt. Express 2005, 13 (14), 5216. (i)
Sinyukov, A. M.; Leahy, M. R.; Hayden, L. M.; Haller, M.; Luo, J.;
Jen, A. K. Y.; Dalton, L. R. Appl. Phys. Lett. 2004, 85 (24), 5827. (j)
Dalton, L. R. Pure Appl. Chem. 2004, 76, 1421. (k) Kajzar, F.; Lee,
K.-S. A.; Jen, K.-Y. AdV. Polym. Sci. 2003, 161, 1. (l) Abbotto, A.;
Feverina, L.; Bozio, R.; Facchetti, A.; Ferrante, C.; Pagani, G. A.;
Pedron, D.; Signorini, R. Chem. Commun. 2003, 2144. (m) Dalton,
L. AdV. Polym. Sci. 2002, 158, 1. (n) Dalton, L. R.; Steier, W. H.;
Robinson, B. H.; Zhang, C.; Ren, A.; Garner, S.; Chen, A.; Londergan,
T.; Irwin, L.; Carlson, B.; Fifield, L.; Phelan, G.; Kincaid, C.; Amend,
J.; Jen, A. J. Mater. Chem. 1999, 9, 1905. (o) Molecular Nonlinear
Optics: Materials, Phenomena and Devices. Zyss, J., Ed. Chem. Phys.
1999, 245 (Special issue). (p) Verbiest, T.; Houbrechts, S.; Kauranen,
M.; Clays, K.; Persoons, A. J. Mater. Chem. 1997, 7, 2175. (q) Marks,
T. J.; Ratner, M. A. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1995, 34, 155. (r)
Kanis, D. R.; Ranter, M. A.; Marks, T. J. Chem. ReV. 1994, 94, 195.
(3) (a) Kim, T.-D.; Luo, J.; Cheng, Y.-J.; Shi, Z.; Hau, S.; Jang, S.-H.;
Zhou, X.-H.; Tian, Y.; Polishak, B.; Huang, S.; Ma, H.; Dalton, L. R.;
Jen, A. K.-Y. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 4355. (b) Gan, H.; Zhang,
H.; DeRose, C. T.; Norwood, R. A.; Luo, J.; Liu, B.; Fallahi, M.; Jen,
A. K.-Y.; Ho, S.-T.; Peyghambarian, N. SPIE Proc. 2007, 6470,
64700F. (c) Song, R.; Yick, A.; Steier, W. H. Appl. Phys. Lett. 2007,
90, 191103. (d) Michalak, R. J.; Kuo, Y.-H.; Nash, F. D.; Szep, A.;
Caffey, J. R.; Payson, P. M.; Haas, F.; Mckeon, B. F.; Cook, P. R.;
Brost, G. A.; Luo, J.; Jen, A. K.-Y.; Dalton, L. R.; Steier, W. H. IEEE
Photonics Technol. Lett. 2006, 18, 1207. (e) Dalton, L. R.; Jen, A. K.-
Y.; Sullivan, P.; Eichinger, B.; Robinson, B. H. Quantum Opt. 2006,
35, 1. (f) Khan, R. U. A.; Kwon, O.-P.; Tapponnier, A.; Rashid, A. N.;
Gu¨nter, P. AdV. Funct. Mater. 2006, 16, 180. (g) Xu, G.; Liu, Z.; Liu,
B.; Ho, S.-T.; Zhu, P.; Wang, L.; Yang, Y.; Marks, T. J.; Luo, J.;
Tucker, N.; Jen, A. K.-Y. SPIE Proc. 2005, 5935, 59350Y–1. (h)
Dalton, L. R.; Jen, A. K.-Y.; Steier, W. H.; Robinson, B. H.; Jang,
S.-H.; Clot, O.; Song, H. C.; Kuo, Y.-H.; Zhang, C.; Rabiei, P.; Ahn,
S.-W.; Oh, M. C. SPIE Proc. 2004, 5351, 1. (i) Dalton, L. R. Pure
Appl. Chem. 2004, 76, 1421. (j) Lee, M.; Katz, H. E.; Erben, C.; Gill,
D. M.; Gopalan, P.; Heber, J. D.; McGee, D. J. Science 2002, 298,
1401. (k) Ma, H.; Jen, A. K.-Y.; Dalton, L. R. AdV. Mater. 2002, 14,
1339. (l) Shi, Y.; Zhang, C.; Zhang, H.; Bechtel, J. H.; Dalton, L. R.;
Robinson, B. H.; Steier, W. H. Science 2000, 28, 119.
(6) (a) Schwartz, H.; Mazor, R.; Khodorkovsky, V.; Shapiro, L.; Klug,
J. T.; Kovalev, E.; Meshulam, G.; Berkovic, G.; Kotler, Z.; Efrima,
S. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 5914. (b) Ricceri, R.; Neto, C.; Abbotto,
A.; Facchetti, A.; Pagani, G. A. Langmuir 1999, 15, 2149. (c) Roberts,
M. J.; Lindsay, G. A.; Herman, W. N.; Wynne, K. J. J. Am. Chem.
Soc. 1998, 120, 11202. (d) Wijekoon, W. M. K. P.; Wijayu, S. K.;
Bhawalkar, J. D.; Prasad, P. N.; Penner, T. L.; Armstrong, N. J.;
Ezenyilimba, M. C.; Williams, D. J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118,
4480. (e) Ashwell, G. J.; Jackson, P. D.; Crossland, W. A. Nature
1994, 368, 438.
(7) (a) Bakiamoh, S. B.; Blanchard, G. J. Langmuir 2001, 17, 3438. (b)
Neff, G. A.; Helfrich, M. R.; Clifton, M. C.; Page, C. J. Chem. Mater.
2000, 12, 2363. (c) Flory, W. C.; Mehrens, S. M.; Blanchard, G. J.
J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7976. (d) Roberts, M. J.; Lindsay, G. A.;
Herman, W. N.; Wynne, K. J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 11202.
(e) Hanken, D. G.; Naujok, R. R.; Gray, J. M.; Corn, R. M. Anal.
Chem. 1997, 69, 240. (f) Katz, H. E.; Wilson, W. L.; Scheller, G.
J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 6636.
(8) (a) Van Cott, K. E.; Guzy, M.; Neyman, P.; Brands, C.; Heflin, J. R.;
Gibson, H. W.; Davis, R. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 17, 3226.
(b) Facchetti, A.; van der Boom, M. E.; Abbotto, A.; Beverina, L.;
Marks, T. J.; Pagani, G. A. Langmuir 2001, 17, 5939. (c) Huang, W.;
Helvenston, M.; Casson, J. L.; Wang, R.; Bardeau, J.-F.; Lee, Y.; Johal,
M. S.; Swanson, B. I.; Robinson, J. M.; Li, D.-Q. Langmuir 1999,
15, 6510. (d) Li, D.-Q.; Swanson, B. I.; Robinson, J. M.; Hoffbauer,
M. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6975.
(9) (a) Zhu, P.; Kang, H.; van der Boom, M. E.; Liu, Z.; Xu, G.; Ma, J.;
Zhou, D.; Ho, S.-T.; Marks, T. J. SPIE Sympos. Proc. 2004, 5621,
105. (b) van der Boom, M. E.; Evmenenko, G.; Yu, C.; Dutta, P.;
Marks, T. J. Langmuir 2003, 19, 10531. (c) Zhu, P.; van der Boom,
M. E.; Kang, H.; Evmenenko, G.; Dutta, P.; Marks, T. J. Chem. Mater.
2002, 14, 4982. (d) van der Boom, M. E.; Evmenenko, G.; Dutta, P.;
Marks, T. J. Langmuir 2002, 18, 3704. (e) van der Boom, M. E.;
Richter, A. G.; Malinsky, J. E.; Dutta, P.; Marks, T. J. Chem. Mater.
2001, 13, 15.
(10) (a) Facchetti, A.; Abbotto, A.; Beverina, L.; van der Boom, M. E.;
Dutta, P.; Evmenenko, G.; Pagani, G. A.; Marks, T. J. Chem. Mater.
2003, 15, 1064. (b) Facchetti, A.; Abbotto, A.; Beverina, L.; van der
Boom, M. E.; Dutta, P.; Evmenenko, G.; Pagani, G. A.; Marks, T. J.
Chem. Mater. 2002, 14, 4996. (c) Lin, W.; Lee, T.-L.; Lyman, P. F.;
Lee, J.; Bedzyk, M. J.; Marks, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119,
2205. (d) Lin, W.; Lin, W.; Wong, G. K.; Marks, T. J. J. Am. Chem.
Soc. 1996, 118, 8034. (e) Yitzchaik, S.; Marks, T. J. Acc. Chem. Res.
1996, 29, 197. (f) Lin, W.; Yitzchaik, S.; Lin, W.; Malik, A.; Durbin,
M. K.; Richter, A. G.; Wong, G. K.; Dutta, P.; Marks, T. J. Angew.
Chem., Int. Ed. Engl. 1995, 34, 1497. (g) Li, D.-Q.; Ratner, M. A.;
Marks, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 7389.
(4) (a) Sakamoto, T.; Kawanishi, T.; Tsuchiya, M. Opt. Lett. 2008, 33,
908. (b) Schmidt, W. G.; Albrecht, M.; Wippermann, S.; Blankenburg,
S.; Raul, E.; Fuchs, F.; Rodl, C.; Furthmuller, J.; Hermanna, A. Phys.
ReV. C: Nucl. Phys. 2008, 77, 035106. (c) Lucchi, F.; Janner, D.;
Belmonte, M.; Balsamo, S.; Villa, M.; Giurgiola, S.; Vergani, P.;
Pruneri, V. Opt. Express 2007, 15, 10739. (d) Binh, L. N. J. Cryst.
Growth 2006, 288, 180. (e) Lin, Z.; Wang, Z.; Chen, C.; Lee, M.-H.
J. Chem. Phys. 2003, 118, 2349. (f) Papuchonn, M.; Combemale, X.;
Mathieu, D. B.; Ostrowdky, L.; Reiber, A.; Roy, M.; Sejourne, B.;
Werner, M. Appl. Phys. Lett. 1975, 27, 289.
(11) (a) Facchetti, A.; Annoni, E.; Beverina, L.; Morone, M.; Zhu, P.;
Marks, T. J.; Pagani, G. A. Nat. Mater. 2004, 3, 910. (b) Zhu, P.;
Kang, H.; Facchetti, A.; Evmenenko, G.; Dutta, P.; Marks, T. J. J. Am.
Chem. Soc. 2003, 125, 11496. (c) Rashid, A. N.; Erny, C.; Gu¨nter, P.
AdV. Mater. 2003, 15, 2024–2027. (d) Zhu, P.; Kang, H.; Facchetti,
A.; Evmenenko, G.; Dutta, P.; Marks, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2003,
125, 11496–11497. (e) Barth, J. V.; Weckesser, J.; Trimarchi, G.;
Vladimirova, M.; Vita, A. D.; Cai, C.; Brune, H.; Gu¨nter, P.; Kern,
K. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 7991–8000. (f) Cai, C.; et al. J. Am.
Chem. Soc. 1998, 120, 8563–8564.
9
12596 J. AM. CHEM. SOC. VOL. 131, NO. 35, 2009