Geometrical and electronic structures of gold, silver, and gold-silver binary clusters: Origins of ductility of gold and gold-silver alloy formation

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 107, Issue 37, 2003, Pages 9994-10005

  Lee, Han Myoung ^a   Ge, Maofa ^a   Sahu, B R ^a   Tarakeshwar, P ^a   Kim, Kwang S ^a  

^a Pohang University of Science and Technology (POSTECH)   (South Korea)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

APPROXIMATION THEORY; ATOMS; CALCULATIONS; CHARGE TRANSFER; DUCTILITY; ELECTRON ENERGY LEVELS; GOLD ALLOYS; GOLD COMPOUNDS; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; SILVER ALLOYS; STABILITY;

COUPLED CLUSTER THEORY; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; GENERALIZED GRADIENT APPROXIMATION; GOLD SILVER BINARY CLUSTERS; HIGH LEVEL AB INITIO CALCULATIONS;

ELECTRONIC STRUCTURE;

EID: 0141570926     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp034826+     Document Type: Article

References (126)

1. (a) Pyykko, P. Chem. Rev. 1997, 97, 597.
2. (b) Fernandez, E. J.; Gimeno, M. C.; Laguna, A.; Lopez-de-Luzuriaga, J. M.; Monge, M.; Pyykko, P.; Sundholm, D. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7287.
3. (c) Pyykko, P.; Runeberg, N. Angew. Chem. Ed. Int. 2002, 41, 2174.
4. (d) Pykko, P.; Zhao, Y. Angew. Chem. Ed. Int. 1995, 34, 1894.
5. (a) Schmidt, M.; Kusche, R.; v. Issendorff, B.; Haberland, H. Nature 1998, 393, 238.
6. (b) Schmidt, M.; Kusche, R.; Hippler, T.; Donges, J.; Kronmuller, W.; v. Issendorff, B.; Haberland, H. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 1191
7. (a) Frankamp, B.; Boal, A. K.; Rotello, V. M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 15146.
8. (b) Rawashdeh-Omary, M. A.; Omary, M. A.; Patterson, H. H. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10371.
9. (c) Eberhardt, W. J. Surf. Sci. 2002, 500, 242.
10. (a) Geng, W.-T.; Kim K. S. Phys. Rev. B 2003, 67, 233403.
11. (b) Nautiyal, T.; Youn, S. J.; Kim, K. S. Phys. Rev. B 2003, 68, 033407.
12. (c) Suh, S. B.; Hong, B. H.; Tarakeshwar, P.; Youn, S. J.; Jeong, S.; Kim, K. S. Phys. Rev. B 2003, 67, 241402.
13. (d) Kim, K. S. Bull. Korean Chem. Soc. 2003, 24, 757.
14. (e) Tarakeshwar, P.; Kim, K. S. In Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology; Nalwa, H. S., Ed.; Academic Press: San Diego, 2003; to be printed.
15. (a) Thomas, O. C.; Zheng, W.; Bowen, K. H., Jr. J. Chem. Phys. 2001, 114, 5430.
16. (b) Kruger, S.; Stener, M.; Rosch, N. J. Chem. Phys. 2000, 114, 5207.
17. (c) Cottancin, E.; Lerme, J.; Gaudry, M.; Pellarin, M.; Vialle, J. L.; Broyer, M. Phys. Rev. B 2000, 62, 5179.
18. (d) Link, S.; Wang, Z. L.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3529.
19. (e) Rousset, J. L.; Renouprez, A.; Cadrot, A. M. Phys. Rev. B 1998, 58, 2150.
20. (f) De Cointet, C.; Khatouri, J.; MOstafavi, M.; Belloni, J. J. Phys. Chem. 1997, 101, 3517.
21. Zhang, H.; Zelmon, D. E.; Deng, L.; Liu, H.-K.; Teo, B. K. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11300.
22. (a) Somorjai, G. A. Introduction to Surface Chemistry and Catalysis; John Wiley & Sons: New York, 1994.
23. (b) Rainer, D. R.; Xu, C.; Holmblad, P. M.; Goodman, D. W. J. Vac. Sci. Technol. A 1997, 15, 1653.
24. (c) Baddeley, C. J.; Tikhov, M.; Hardacre, C.; Lomas, J. R.; Lambert, R. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2189.
25. (d) Reifsnyder, S. N.; Lamb, H. H. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 321.
26. (e) Rousset, J. L.; Aires, J. C. S.; Sekhar, R.; Mélinon, P.; Prevel, B.; Pellarin, M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 543.
27. (a) Lopez, N.; Norskov, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11262.
28. (b) Sanchez, A.; Abbet, S.; Heiz, U.; Schneider, W. D.; Hakkinen, H.; Barnett, R. N.; Landman, U. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 9573.
29. (c) Eachus, R. S.; Marchetti, A. P.; Muenter, A. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 1999, 50, 117.
30. (d) Haruta, M. Catal. Today 1997, 36, 153.
31. (e) Hayat, M. A. Colloidal Gold: Principles, Methods, and Applications; Academic Press: San Diego, CA, 1991.
32. (f) Elder, R. C.; Ludwig, Cooper, J. N.; Eidsness, M. K. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 5024.
33. (g) Teo, B. K.; Keating, K. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 2224.
34. (a) Hong, B. H.; Bae, S. C.; Lee, C. W.; Jeong, S.; Kim, K. S. Science 2001, 294, 348.
35. (b) Hong, B. H.; Lee, J. Y.; Lee, C. W.; Kim, J. C.; Bae, S. C.; Kim, K. S. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10748.
36. (c) Kim, K. S. Curr. Appl. Phys. 2002, 2, 65.
37. (d) Kim, K. S.; Suh, S. B.; Kim, J. C.; Hong, B. H.; Lee, E. C.; Yun, S.; Tarakeshwar, P.; Lee, J. Y.; Kim, Y.; Ihm, H,; Kim, H. G.; Lee, J. W.; Kim, J. K.; Lee, H. M.; Kim, D.; Cui, C.; Youn, S. J.; Chung, H. Y.; Choi, H. S.; Lee, C.-W.; Cho, S. J.; Jeong, S.; Cho, J.-H. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14268.
38. (e) Andres, R. P.; Bein, T.; Dorogi, M.; Feng, S.; Henderson, J. I.; Kubiak, C. P.; Mahoney, W.; Osifchin, R. G.; Reifenberger, R. Science 1996, 272, 1323.
39. (f) Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L.; Mucic, R. C.; Storhoff, J. J. Nature 1996, 382, 607.
40. (g) Alivisatos, A. P.; Johnson, K. P.; Peng, X.; Wilson, T. E.; Loweth, C. J.; Bruchez, M. P., Jr.; Schultz, P. G. Nature 1996, 382, 609.
41. (a) Wilcoxon, J. P.; Martin, J. E.; Parsapour, F.; Wiedenman, B.; Kelly, D. F. J. Chem. Phys. 1998, 108, 9137.
42. (b) Fedrigo, S.; Harbich, W.; Buttet, J. J. Chem. Phys. 1993, 99, 5712.
43. (c) Handschuh, H.; Gantefor, G.; Bechthold, P. S.; Eberhardt, W. J. Chem. Phys. 1994, 100, 7093.
44. (d) Collings, B. A.; Athanassenas, K.; Lacombe, D.; Rayner, D. M.; Hackett, P. A. J. Chem. Phys. 1994, 101, 3506.
45. (e) Harbich, W.; Fedrigo, S.; Buttet, J.; Lindsay, D. M. J. Chem. Phys. 1992, 96, 8104.
46. (f) Doremus, R. H. Langmuir 2002, 18, 2436.
47. (a) Jackschath, C.; Rabin, I.; Schulze, S. W. Z. Phys. D 1992, 22, 517
48. Jackschath, C.; Rabin, I.; Schulze, S. W. Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem. 1992, 86, 1200.
49. (b) Alameddin, G.; Hunter, J.; Gameron, D.; Kappes, M. M. Chem. Phys. Lett. 1992, 192, 122.
50. (a) Beutel, V.; Kramer, H. G.; Bhale, G. L.; Kuhn, M.; Weyers, L.; Demtroder, W. J. Chem. Phys. 1993, 98, 2699.
51. (b) Ho, J.; Ervin, K. M.; Lineberger, W. C. J. Chem. Phys. 1990, 93, 6987.
52. (c) Gantefor, G.; Gausa, M.; Meiwes-Broer, K. H.; Lutz, H. O. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1990, 86, 2483.
53. (d) Taylor, K. J.; Pettiette-Hall, C. L.; Cheshnovsky, O.; Smally, R. E. J. Chem. Phys. 1992, 96, 3319.
54. (e) Hotop, H.; Lineberger, W. C. J. Phys. Chem. Ref. Data 1985, 14, 731.
55. (a) Ackerman, M.; Stafford, F. E.; Drowart, J. J. Chem. Phys. 1960, 33, 1784.
56. (b) Bishea, G. A.; Morse, M. D. J. Chem. Phys. 1991, 95, 5646.
57. (c) Pinegar, J. C.; Langenberg, J. D.; Morse, M. D. Chem. Phys. Lett. 1993, 212, 458.
58. (d) Hotop, H.; Lineberger, W. C. J. Phys. Chem. Ref. Data 1975, 4, 539.
59. Negishi, Y.; Nakamura, Y.; Nakajima, A. J. Chem. Phys. 2001, 115, 3657.
60. (a) Hubner, K. P.; Herzberg, G. Constants of Diatomic Molecules; Van Norstrand Reinhold: New York, 1979.
61. (b) Fabbi, J. C.; Langenberg, J. D.; Costello, Q. D.; Morse, M. D.; Karlsson, L. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7543.
62. (c) Simard, B.; Hackett, P. A.; James, A. M.; Langridge Smith, P. R. R. Chem. Phys. Lett. 1991, 186, 415.
63. Srdanov, V. I.; Pesic, D. S. J. Mol. Spectrosc. 1985, 90, 27.
64. Davidson, E. R.; Fain, S. C., Jr. J. Vac. Sci. Technol. 1976, 13, 209.
65. (a) Yoon, J.; Kim, K. S.; Baeck, K. K. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9335.
66. (b) Kim, S. H.; Medciros-Ribeiro, G.; Ohlberg, D. A. A.; Williams, R. S.; Heath, J. R. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10341.
67. (c) Ekardt, W. Metal Clusters; Wiley: Chichester, 1999.
68. (d) Garzon, I. L.; Michaelian, K.; Beltran, M. R.; Amarillas, A. P.; Ordejon, P.; Artacho, E.; Portal, D. S.; Soler, J. M. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 1600.
69. (e) Michaelian, K.; Rendon, N.; Garzon, J. L. Phys. Rev. B 1999, 60, 2000.
70. (f) Whetten, R. L.; Khoury, J. T.; Alvarez, M. M.; Murthy, S.; Vezmar, I.; Wang, Z. L.; Stephens, P. W.; Cleveland, C. L.; Luedtke, W. D.; Landman, U. Adv. Mater. 1996, 5, 8.
71. (g) Walch, S. P. J. Chem. Phys. 1986, 85, 5900.
72. Wesendrup, R.; Hunt, T.; Schwerdtfeger, P. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9356.
73. (a) Koutecky, V. B.; Cespiva, L.; Fantucci, P.; Koutecky, J. J. Chem. Phys. 1993, 98, 7981.
74. (b) Koutecky, V. B.; Cespiva, L.; Fantucci, P.; Pittner, J.; Koutecky, J. J. Chem. Phys. 1994, 100, 490.
75. (a) Fournier, R. J. Chem. Phys. 2001, 115, 2165.
76. (b) Bosnick, K. A.; Haslett, T. L.; Fedrigo, H. S.; Moskovits, M. Chan, W.-T.; Fournier, R. J. Chem. Phys. 1999, 111, 8867.
77. Gronbeck, H.; Andreoni, W. Chem. Phys. 2000, 262, 1.
78. Hakkinen, H.; Landman, U. Phys. Rev. B 2000, 62, R2287.
79. (a) Suzumura, T.; Nakajima, T.; Hirao, K. Int. J. Quantum Chem. 1999, 75, 757.
80. (b) Bonacic-Koutecky, V.; Veyret, V.; Mitric, R. J. Chem. Phys. 2001, 115, 10450.
81. (a) Bauschlicher, C. W., Jr.; Langhoff, S. R.; Partridge, H. J. Chem. Phys. 1989, 91, 2412.
82. (b) Partridge, H,; Bauschlicher, C. W., Jr.; Langhoff, S. R. Chem. Phys. Lett. 1990, 175, 531.
83. (a) Becke, D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
84. (b) Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.; Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys. Rev. B 1992, 46, 6671.
85. (c) Perdew, J. P.; Burke, K.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1996, 54, 16533.
86. Hurley, M. M.; Pacios, L. F.; Christiansen, P. A.; Ross, R. B.; Ermler, W. C. J. Chem. Phys. 1986, 84, 6840.
87. Ross, R. B.; Ermler, W. C.; Christiansen, P. A. J. Chem. Phys. 1990, 93, 6654.
88. Andrae, D.; Haeussermann, U.; Dolg, M.; Stoll, H.; Preuss, H. Theor. Chim. Acta 1990, 77, 123.
89. Martin, J. M. L.; Sundermann, A. J. Chem. Phys. 2001, 114, 3408.
90. (a) Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A., Jr.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Baboul, A. G.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
91. (b) Stanton, J. F.; Gauss, J.; Watts, J. D.; Nooijen, M.; Oliphant, N.; Perera, S. A.; Szalay, P. G.; Lauderdale, W. J.; Kucharski, S. A.; Gwaltney, S. R.; Beck, S.; Balková, A.; Bernholdt, D. E.; Baeck, K. K.; Rozyczko, P.; Sekino, H.; Hober, C.; Bartlett, R. J. ACES II Quantum Theory Project, Florida. The program also contains the integral packages VMOL (Almlöf, J.; Taylor, P. R.); VPROPS (Taylor, P.), and ABACUS (Helgaker, T.; Jensen, H. J. A.; Jørgensen, P.; Olsen, J.; Taylor, P. R.).
92. Lee, S. J.; Kim, K. S. POSMOL (Reg. No. 2000-01-12-4239), Postech Licensing Center, Pohang, Korea, 2000 (Anonymous ftp address: ftp://csm50.postech.ac.kr/posmol).
93. (a) Saue, T.; Faegri, K.; Helgaker, T.; Gropen, O. Mol. Phys. 1997, 91, 937.
94. (b) Suzumura, T.; Nakajima, T.; Hirao, K. Int. J. Quantum Chem. 1999, 75, 757.
95. (c) Wesendrup, R.; Laerdahl, J. K.; Schwerdtfeger, P. J. Chem. Phys. 1999, 110, 9457.
96. (d) Motegi, K.; Nakajima, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2001, 114, 6000.
97. (e) Neogrady, P.; Kello, V.; Urban, M.; Sadlej, A. J. Int. J. Quantum Chem. 1997, 63, 557.
98. (f) Ross, R. B.; Ermler, W. C. J. Phys. Chem. 1985, 89, 5202.
99. (g) Arratia-Perez, R.; Malli, G. L. J. Chem. Phys. 1986, 84, 5891.
100. (a) Leisner, T.; Vajda, S.; Wolf, S.; Woste, L. J. Chem. Phys. 1999, 111, 1017.
101. (b) Boo, D. W.; Ozaki, Y.; Andersen, L. H.; Lineberger, W. C. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 6688.
102. (a) Kim, J.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 1998, 100, 5886.
103. (b) Lee, H. M.; Suh, S. B.; Lee, J. Y.; Tarakeshwar, P.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9759.
104. (c) Laasonen, K.; Parrinello, M.; Car, R.; Lee, C.; Vanderbilt, D. Chem. Phys. Lett. 1993, 207, 208.
105. (a) Legoas, S. B.; Galvao, D. S.; Rodrigues, V.; Ugrate, D. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 076105.
106. (b) Rubio-Bollinger, G.; Bahn, S. R.; Agrait, N.; Jacobsen, K. W.; Vieira, S. Phys. Rev. Lett. 2001, 87, 026101.
107. (c) Rodrigues, V.; Ugarte, D. Nanotechnology 2002, 13, 404.
108. (d) Mozes, J. L.; Ordejon, P.; Brandbyge, M.; Taylor, J.; Stokbro, K. Nanotechnology 2002, 13, 346.
109. (e) Todorov, T. N.; Hoekstra, J.; Sutton, A. P. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 3606.
110. (f) Rodrigues, V.; Ugrate, D. Phys. Rev. B 2001, 63, 073405.
111. (g) Sanchez-Portal, D.; Artacho, E.; Junquera, J.; Ordejon, P.; Garcia, A.; Soler, J. M. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 2884.
112. (h) Yanson, A. I.; Rubio-Bollinger, G.; van den Brom, H. E.; Agrait, N.; van Ruitenbeek, J. M. Nature 1998, 395, 783.
113. (i) Landman, U.; Luedtke, W. D.; Salisbury, B. E.; Whetten, R. L. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 1362.
114. (a) Majumdar, D.; Kim, J.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2000, 112, 101.
115. (b) Kim, J.; Lee, H. M.; Suh, S. B.; Majumdar, D.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2000, 113, 5259.
116. (c) Lee, H. M.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2001, 114, 4461.
117. (d) Kim, K. S.; Suh, S. B.; Kim, J. C.; Hong, B. H.; Lee, E. C.; Yun, S.; Tarakeshwar, P.; Lee, J. Y.; Kim, Y.; Ihm, H.; Kim, H. G.; Lee, J. W.; Kim, J. K.; Lee, H. M.; Kim, D.; Cui, C.; Youn, S. J.; Chung, H. Y.; Choi, H. S.; Lee, C.-W.; Cho, S. J.; Jeong, S.; Cho, J.-H. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14268.
118. (e) Lee, S. J.; Cho, S. J.; Oh, K. S.; Cui, C.; Ryu, Y.; Chang, Y.-T.; Kim, K. S.; Chung, S.-K. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10111.
119. (f) Kim, K. S.; Tarakeshwar, P.; Lee, J. Y. Chem. Rev. 2000, 100, 4145.
120. (a) Suh, S. B.; Lee, H. M.; Kim, J.; Lee, J. Y.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2000, 113, 5273.
121. (b) Lee, S.; Kim, J.; Lee, S. J.; Kim, K. S. Phys. Rev. Lett. 1997, 79, 2038.
122. (a) Hakkinen, H.; Moseler, M.; Landman, U. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 033401.
123. (b) Furche, F.; Ahlrichs, R.; Weis, P.; Jacob, C.; Gilb, S.; Bierweiler, T.; Kappes, M. M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6982.
124. (d) Wang, J.; Wang, G.; Zhao, J. Phys. Rev. B 2002, 66, 035418.
125. (e) Oviedo, J.; Palmer, R. E. J. Chem. Phys. 2002, 117, 9548.
126. Bonacic-Koutecky, V.; Burda, J.; Mitric, R.; Ge, M.; Zampella, G.; Fantucci, P. J. Chem. Phys. 2002, 117, 3120.