Encapsulation effect of π-conjugated quaterthiophene on the radial breathing and tangential modes of semiconducting and metallic single-walled carbon nanotubes.
CNTs
Raman spectroscopy
charge transfer
thiophene
Journal
Journal of computational chemistry
ISSN: 1096-987X
Titre abrégé: J Comput Chem
Pays: United States
ID NLM: 9878362
Informations de publication
Date de publication:
30 Oct 2020
30 Oct 2020
Historique:
received:
23
06
2020
accepted:
02
08
2020
pubmed:
28
8
2020
medline:
28
8
2020
entrez:
27
8
2020
Statut:
ppublish
Résumé
We developed a hybrid approach, combining the density functional theory, molecular mechanics, bond polarizability model and the spectral moment's method to compute the nonresonant Raman spectra of a single quaterthiophene (4T) molecule encapsulated into a single-walled carbon nanotube (metallic or semiconducting). We reported the optimal tube diameter allowing the 4T encapsulation. The influence of the encapsulation on the Raman modes of the 4T molecule and those of the nanotube (radial breathing modes and tangential modes) are analyzed. An eventual charge transfer between the 4T oligomer and the nanotube is discussed.
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
2420-2428Subventions
Organisme : Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico
ID : 3200046
Organisme : Financiamiento basal para centros científicos y tecnológicos de excelencia
ID : AFB180001
Informations de copyright
© 2020 Wiley Periodicals LLC.
Références
L. Ye, S. Zhang, L. Huo, M. Zhang, J. Hou, Acc. Chem. Res. 2014, 47, 1595.
X. Che, Y. Li, Q. Yue, S. R. Forrest, Nat. Energy 2018, 3, 422.
Y. Cui, H. Yao, L. Hong, T. Zhang, Y. Xu, K. Xian, B. Gao, J. Qin, J. Zhang, Z. Wei, et al., Adv. Mater. 2019, 31, 1808356.
Y. Cui, H. Yao, J. Zhang, T. Zhang, Y. Wang, L. Hong, K. Xian, B. Xu, S. Zhang, J. Peng, et al., Nat. Commun. 2019, 10, 1.
L. Meng, Y. Zhang, X. Wan, C. Li, X. Zhang, Y. Wang, X. Ke, Z. Xiao, L. Ding, R. Xia, et al., Science 2018, 361, 1094.
G. Dennler, M. C. Scharber, C. J. Brabec, Adv. Mater. 2009, 21, 1323.
C. Cui, Y. Li, Y. Li, Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1601251.
Y. Liang, Z. Xu, J. Xia, S.-T. Tsai, Y. Wu, G. Li, C. Ray, L. Yu, Adv. Mater. 2010, 22, E135.
A. Martin, K. E. Green, Y. Hishikawa, W. Warta, E. D. Dunlop, Progr. Photovolt.: Res. Appl. 2015, 23, 1.
Y. Lin, Z.-G. Zhang, H. Bai, J. Wang, Y. Yao, Y. Li, D. Zhu, X. Zhan, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 610.
Y. Qin, M. A. Uddin, Y. Chen, B. Jang, K. Zhao, Z. Zheng, R. Yu, T. J. Shin, H. Y. Woo, J. Hou, Adv. Mater. 2016, 28, 9416.
W. Zhao, D. Qian, S. Zhang, S. Li, O. Inganäs, F. Gao, J. Hou, Adv. Mater. 2016, 28, 4734.
J. Zhao, Y. Li, G. Yang, K. Jiang, H. Lin, H. Ade, W. Ma, H. Yan, Nat. Energy 2016, 1, 1.
A. J. Ferguson, J. L. Blackburn, N. Kopidakis, Mater. Lett. 2013, 90, 115.
Q. Zhang, Z. Bai, F. Du, L. Dai, Nanotube Superfiber Materials, Elsevier, Netherland, 2019, p. 695.
Y. Hiromichi Kataura, Y. Kumazawa, I. Maniwa, S. S. Umezu, Y. Ohtsuka, Y. Achiba, Synth. Met. 1999, 103, 2555.
T. Dürkop, S. A. Getty, E. Cobas, M. S. Fuhrer, Nano Lett. 2004, 4, 35.
A. Javey, J. Guo, Q. Wang, M. Lundstrom, H. Dai, Nature 2003, 424, 654.
A. Kongkanand, P. V. Kamat, ACS Nano 2007, 1, 13.
X. Ji, Y. Xu, W. Zhang, C. Liang, J. Liu, Comp. A: Appl. Sci. Manufact. 2016, 87, 29.
G. Alvarado-Tenorio, H. J. Cortina-Marrero, M. E. Nicho, P. A. M. Aguilar, H. Hu, Mater. Sci. Semicond. Process. 2016, 56, 37.
J. L. Blackburn, ACS Energy Lett. 2017, 2, 1598.
T. Hosseini, N. Kouklin, Carbon Nanotubes: Current Progress of their Polym. Compos. 2016, 95.
L. N. Glanzmann, D. J. Mowbray, D. G. F. del Valle, F. Scotognella, G. Lanzani, A. Rubio, J. Phys. Chem. C 2016, 120, 1926.
E. Kymakis, G. A. J. Amaratunga, Rev. Adv.Mater. Sci. 2005, 10, 300.
C. D. Canestraro, M. C. Schnitzler, A. J. G. Zarbin, M. G. E. Da Luz, L. S. Roman, Appl. Surf. Sci 2006, 252, 5575.
T. Tanaka, H. Jin, Y. Miyata, S. Fujii, H. Suga, Y. Naitoh, T. Minari, T. Miyadera, K. Tsukagoshi, H. Kataura, Nano Lett. 2009, 9, 1497.
R. Krupke, F. Hennrich, H. v. Löhneysen, M. M. Kappes, Science 2003, 301, 344.
Y. Kanai, J. C. Grossman, Nano Lett. 2008, 8, 908.
J. M. Holt, A. J. Ferguson, N. Kopidakis, B. A. Larsen, J. Bult, G. Rumbles, J. L. Blackburn, Nano Lett. 2010, 10, 4627.
S. Cataldo, P. Salice, E. Menna, B. Pignataro, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5919.
C. J. Schaffer, C. M. Palumbiny, M. A. Niedermeier, C. Jendrzejewski, G. Santoro, S. V. Roth, P. Müller-Buschbaum, Adv. Mater. 2013, 25, 6760.
A. J. Parnell, A. J. Cadby, A. D. F. Dunbar, G. L. Roberts, A. Plumridge, R. M. Dalgliesh, M. W. A. Skoda, R. A. L. Jones, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2016, 54, 141.
L. Corcoles, J. Abad, J. Padilla, A. Urbina, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2015, 141, 423.
P. Cheng, X. Zhan, Chem. Soc. Rev. 2016, 45, 2544.
A. Rivaton, S. Chambon, M. Manceau, J.-L. Gardette, N. Lematre, S. Guillerez, Polym. Degrad. Stab. 2010, 95, 278.
K. Yanagi, Y. Miyata, H. Kataura, Adv. Mater. 2006, 18, 437.
T. Takenobu, T. Takano, M. Shiraishi, Y. Murakami, M. Ata, H. Kataura, Y. Achiba, Y. Iwasa, Nat. Mater. 2003, 2, 683.
M. A. Loi, J. Gao, F. Cordella, P. Blondeau, E. Menna, B. Bártová, C. Hébert, S. Lazar, G. A. Botton, M. Milko, et al., Adv. Mater. 2010, 22, 1635.
L. Alvarez, J.-L. Bantignies, R. Le Parc, R. Aznar, J.-L. Sauvajol, A. Merlen, D. Machon, A. San Miguel, Phys. Rev. B 2010, 82, 205403.
K. Miyaura, Y. Miyata, B. Thendie, K. Yanagi, R. Kitaura, Y. Yamamoto, S. Arai, H. Kataura, H. Shinohara, Sci. Rep. 2018, 8, 1.
Y. Kinno, H. Omachi, Y. Nakanishi, H. Shinohara, Chem. Lett. 2018, 47, 1022.
G. Dresselhaus, S. Riichiro, et al., Physical Properties of Carbon Nanotubes, World Scientific, Imperial college, London, 1998.
J. M. Soler, E. Artacho, J. D. Gale, A. Garca, J. Junquera, P. Ordejón, D. Sánchez-Portal, J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 2745.
S. Guha, J. Menendez, J. B. Page, G. B. Adams, Phys. Rev. B 1996, 53, 13106.
P. Hermet, N. Izard, A. Rahmani, P. Ghosez, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 24869.
A. Rahmani, S. J-L Sauvajol, C. B. Rols, Phys. Rev. B 2002, 66, 125404.
A. Rahmani, J. J-L Sauvajol, C. B. Cambedouzou, Phys. Rev. B 2005, 71, 125402.
M. AH Rahmani, A. Boutahir, B. El Biyaali, H. Fakrach, K. Chadli, P. H. Sbai, J.-L. Bantignies, A. Rahmani, RSC Adv. 2016, 6, 41025.
M. Boutahir, A. Rahmani, H. Chadli, A. Rahmani, Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2016, 74, 24605.
C. Benoit, E. Royer, G. Poussigue, J. Phys.: Condens. Matter 1992, 4, 3125.
L. Alvarez, Y. Almadori, R. B. Raul Arenal, T. Michel, R. Le Parc, J.-L. Bantignies, B. Jousselme, S. Palacin, P. Hermet, et al., J. Phys. Chem. C 2011, 115, 11898.
P. Avouris, R. Martel, MRS Bull. 2010, 35, 306.
M. S. Arnold, J. L. Blackburn, J. J. Crochet, S. K. Doorn, J. G. Duque, A. Mohite, H. Telg, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 14896.
A. D. Esposti, M. Fanti, M. Muccini, C. Taliani, G. Ruani, J. Chem. Phys. 2000, 112, 5957.
G. Louarn, S. JP Buisson, D. F. Lefrant, J. Phys. Chem. 1995, 99, 11399.
E. Agosti, M. Rivola, V. Hernandez, M. Del Zoppo, G. Zerbi, Synth. Met. 1999, 100, 101.
Hootan Farhat, Ken-ichi Sasaki, Martin Kalbac, Mario Hofmann, Riichiro Saito, Mildred S Dresselhaus, Jing Kong, Phys. Rev. Lett. 2009, 102 , 126804.
S. Okada, Chem. Phys. Lett. 2007, 438, 59.
N. Bendiab, L. Spina, A. Zahab, P. Poncharal, C. Marliere, J. L. Bantignies, E. Anglaret, J. L. Sauvajol, Phys. Rev. B 2001, 63, 153407.
D. A. Britz, A. N. Khlobystov, Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 637.
S.-K. Joung, T. Okazaki, N. Kishi, S. Okada, S. Bandow, S. Iijima, Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 027403.
C. Gugang, C. A. Furtado, S. Bandow, S. Iijima, P. C. Eklund, Phys. Rev. B 2005, 71, 045408.
N. Bendiab, E. Anglaret, A. Z. J-L Bantignies, J. L. Sauvajol, P. Petit, C. Mathis, S. Lefrant, Phys. Rev. B 2001, 64, 245424.
S. Grimm, S. P. Schießl, Y. Zakharko, M. Rother, M. Brohmann, J. Zaumseil, Carbon 2017, 118, 261.
K. JS Park, R. Sasaki, W. Saito, M. Izumida, H. Kalbac, G. D. Farhat, M. S. Dresselhaus, Phys. Rev. B 2009, 80, 081402.
S. K. Doorn, M. J. O'Connell, L. Zheng, Y. T. Zhu, S. Huang, J. Liu, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 016802.
S. D. M. Brown, A. Jorio, a. P. Corio, M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, R. Saito, K. Kneipp, Phys. Rev. B 2001, 63, 155414.
L. V. RA Jishi, M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, Chem. Phys. Lett. 1993, 209, 77.
R. Saito, T. Takeya, T. Kimura, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, Phys. Rev. B 1998, 57, 4145.
J. Maultzsch, S. Reich, C. Thomsen, E. Dobardžić, I. Milošević, M. Damnjanović, Solid State Commun. 2002, 121, 471.
O. Dubay, G. Kresse, H. Kuzmany, Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 235506.
O. Dubay, G. Kresse, Phys. Rev. B 2003, 67, 035401.
D. Sánchez-Portal, E. Artacho, J. M. Soler, A. Rubio, P. Ordejón, Phys. Rev. B 1999, 59, 12678.
S. Reich, C. Thomsen, P. Ordejón, Phys. Rev. B 2001, 64, 195416.
R. H. K-P Bohnen, H. J. Liu, C. T. Chan, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 245501.
D. Connétable, G.-M. Rignanese, J.-C. Charlier, X. Blase, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 015503.
R. Barnett, E. Demler, E. Kaxiras, Phys. Rev. B 2005, 71, 035429.
I. Milošević, E. Dobardžić, M. Damnjanović, Phys. Rev. B 2005, 72, 085426.
K. Kempa, Phys. Rev. B 2002, 66, 195406.
M. Lazzeri, S. Piscanec, F. Mauri, A. C. Ferrari, J. Robertson, Phys. Rev. B 2006, 73, 155426.
S. Piscanec, M. Lazzeri, A. C. John Robertson, F. M. Ferrari, Phys. Rev. B 2007, 75, 035427.