Ab initio nonadiabatic molecular dynamics of the ultrafast electron injection across the alizarin - TiO2 interface

Journal of the American Chemical Society

Volumn 127, Issue 21, 2005, Pages 7941-7951

  Duncan, Walter R ^a   Stier, William M ^a   Prezhdo, Oleg V ^a  

^a UNIVERSITY OF WASHINGTON   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHROMOPHORES; COMPUTER SIMULATION; DYES; ELECTRONS; KETONES; MOLECULAR STRUCTURE; PHASE INTERFACES; PHOTOCHEMICAL REACTIONS; PHOTOVOLTAIC EFFECTS;

CONDUCTION BAND (CB); MOLECULAR DONORS; MOLECULAR ELECTRONICS;

MOLECULAR DYNAMICS;

ALIZARIN; TITANIUM DIOXIDE;

AB INITIO CALCULATION; ARTICLE; ELECTRON TRANSPORT; ELECTRONICS; ENERGY; MATERIALS; MOLECULAR DYNAMICS; PHOTOCHEMISTRY; SEMICONDUCTOR; SIMULATION;

EID: 19744365631     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja042156v     Document Type: Article

References (103)

1. Nitzan, A.; Ratner, M. A. Science 2003, 300, 1384.
2. Holman, M. W.; Liu, R.; Adams, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12649.
3. Fan, F. F.; Yang, J. P.; Cai, L.; Price, D. W.; Dirk, S. M.; Kosynkin, D. V.; Yao, Y. X.; Rawlett, A. M.; Tour, J. M.; Bard, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5550.
4. Klare, J. E.; Tulevski, G. S.; Sugo, K.; de Picciotto, A.; White, K. A.; Nuckolls, C. J. Am. Chem. Soc. 2003, 20, 6030.
5. Fan, F. F.; Yao, Y.; Cai, L.; Cheng, L.; Tour, J. M.; Bard, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4035.
6. Yasutomi, S.; Morita, T.; Imanishi, Y.; Kimura, S. Science 2004, 304, 1944.
7. Zhao, W.; Ma, W. H.; Chen, C. C.; Zhao, J. C.; Shuai, Z. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4782.
8. Hirakawa, T.; Whitesell, J. K.; Fox, M. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10213.
9. Cozzoli, P. D.; Fanizza, E.; Comparelli, R.; Curri, M. L.; Agostiana, A.; Laub, D. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 9623.
10. Ho, W.; Yu, J. C.; Lin, J.; Yu, J.; Li, P. Langmuir 2004, 20, 5865.
11. Kim, H. G.; Hwang, D. W.; Lee, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8912.
12. Liu, D.; Hug, G. L.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. 1995, 99, 16768.
13. Nitzan, A. Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 681.
14. Zhu, X. Y. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8778.
15. Derosa, P. A.; Seminario, J. M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 471.
16. Oregan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737.
17. Tachibana, Y.; Moser, J. E.; Grätzel, M.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. B 1996, 100, 20056.
18. Willig, F.; Zimmermann, C.; Ramakrishna, S.; Storck, W. Electrochim. Acta 2000, 45, 4565.
19. Asbury, J. B.; Hao, E. C.; Wang, Y. Q.; Ghosh, H. N.; Lian, T. Q. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4545.
20. Huber, R.; Spoerlein, S.; Moser, J. E.; Grätzel, M.; Wachtveitl, J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8995.
21. Huber, R.; Moser, J. E.; Grätzel, M.; Wachtveitl, J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 6494.
22. Anderson, N. A.; Hao, E.; Ai, X.; Hastings, G.; Lian, T. Physica E (Amsterdam) 2002, 14, 215.
23. Kelly, C. A.; Meyer, G. J. Coord. Chem. Rev. 2001, 211, 295.
24. Ramakrishna, S.; Willig, F. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 68.
25. Ramakrishna, S.; Willig, F.; May, V.; Knorr, A. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 607.
26. Wang, L. X.; May, V. J. Chem. Phys. 2004, 121, 8039.
27. Thoss, M.; Kondov, I.; Wang, H. Chem. Phys. 2004, 304, 169.
28. Rego, L. G. C.; Batista, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7989.
29. Stier, W.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8047.
30. Stier, W.; Prezhdo, O. V. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 2002, 630, 33.
31. Stier, W.; Prezhdo, O. V. Isr. J. Chem. 2002, 42, 213.
32. Stier, W.; Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. Adv. Mater. 2004, 16, 240.
33. Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 365.
34. Kucur, E.; Reigler, J.; Urban, G. A.; Nann, T. J. Chem. Phys. 2004, 120, 1500.
35. Anderson, N. A.; Hao, E. C.; Ai, X.; Hastings, G.; Lian, T. Q. Chem. Phys. Lett. 2001, 347, 304.
36. Arango, A. C.; Johnson, L. R.; Bliznyuk, V. N.; Schlesinger, Z.; Carter, S. A.; Horhold, H. H. Adv. Mater. 2001, 12, 1689.
37. Greens, W.; Martens, T.; Poortmans, J.; Aernouts, T.; Manca, J.; Lutsen, L.; Heremans, P.; Borghs, S.; Mertens, R.; Vanderzande, D. Thin Solid Films 2004, 451-452, 498.
38. Hao, E.; Anderson, N. A.; Asbury, J. B.; Lian, T. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 10191.
39. Ravirajan, P.; Haque, S. A.; Poplavskyy, D.; Durrant, J. R.; Bradley, D. D. C.; Nelson, J. Thin Solid Films 2004, 451-452, 624.
40. Nozik, A. J. Physica E (Amsterdam) 2002, 14, 115.
41. Jiang, D. L.; Zhao, H. J.; Zhang, S. Q.; John, R. J. Catal. 2004, 223, 212.
42. Pan, J.; Benko, G.; Xu, Y. H.; Pascher, T.; Sun, L. C.; Sundstrom, V.; Polivka, T. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13949.
43. Biju, V.; Micic, M.; Hu, D. H.; Lu, H. P. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9374.
44. Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 186601.
45. Nazeeruddin, M. K.; Zakeeruddin, S. M.; Humphry-Baker, R.; Gorelsky, S. I.; Lever, A. B. P.; Grätzel, M. Coord. Chem. Rev. 2000, 208, 213.
46. Srikanth, K.; Marathe, V. R.; Mishra, M. K. Int. J. Quant. Chem. 2002, 89, 534.
47. Aiga, F.; Tada, T. J. Mol. Struct. 2003, 658, 25.
48. Persson, P.; Lunell, S.; Ojamäe, L. Chem. Phys. Lett. 2002, 364, 469.
49. Odelius, M.; Persson, P.; Lunell, S. Surf. Sci. 2003, 529, 47.
50. Persson, P.; Bergström, R.; Lunell, S. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10348.
51. Rego, L. G. C.; Abuabara, S. G.; Batista, V. S. J. Chem. Phys. In press.
52. Rego, L. G. C.; Abuabara, S. G.; Batista, V. S. Quantum Inform. Comput. In press.
53. Wang, Y.; Hang, K.; Anderson, N. A.; Lian, T. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9434.
54. Schwarz, O.; van Loyen, D.; Jockusch, S.; Turro, N. J.; Duerr, H. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2000, 132, 91.
55. McConnell, R. D. Renew. Sustain. Energy Rev. 2002, 6, 273.
56. Huang, S. Y.; Schlichthorl, G.; Nozik, A. J.; Gratzel, M.; Frank, A. J.; J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2576.
57. Memming, R. Semiconductor Electrochemistry; Wiley-VCH: Weinheim, 2001.
58. Hannappel, T.; Burfeindt, B.; Storck, W.; Willig, F. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 6799.
59. Asbury, J. B.; Ellingson, R. J.; Ghosh, H. N.; Nozik, A. J.; Ferrere, S.; Lian, T. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3110.
60. Redfern, P. C.; Zapol, P.; Curtiss, L. A.; Rajh, T.; Thurnauer, M. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 11419.
61. Persson, P.; Lunell, S.; Ojamäe, L. Int. J. Quant. Chem. 2002, 89, 172.
62. Vittadini, A.; Selloni, A.; Rotzinger, F. P.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1300.
63. Persson, P.; Lunell, S. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2000, 63, 139.
64. O'Regan, B.; Schwartz, D. T.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Adv. Mater. 2000, 12, 1263.
65. Kruger, J.; Bach, U.; Grätzel, M. Adv. Mater. 2000, 12, 447.
66. Nogueira, A. F.; Durrant, J. R.; Paoli, M. A. D. Adv. Mater. 2001, 13, 826.
67. Grätzel, M. J Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev. 2003, 4, 145.
68. Perdew, J. P.; Burke, K.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1996, 54, 16533.
69. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G., Jr.; Montgomery, J. A.; 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.; 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.; Chen; W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Gonzalez, C.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
70. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251.
71. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15.
72. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
73. Furche, F.; Ahlirch, R. J. Chem. Phys. 2002, 117, 7433.
74. Dreuw, A.; Weisman, J. L.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2003, 119, 2943.
75. Dreuw, A.; Head-Gordon, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4007.
76. Prezhdo, O. V. Adv. Mater. 2002, 14, 592.
77. Moser, J.; Gratzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 6547.
78. Shapovalov, V.; Wang, Y.; Truong, T. N. Chem. Phys. Lett. 2003, 375, 321.
79. Zhang, Z.; Fenter, P.; Cheng, L.; Sturchio, N. C.; Bedzyk, M. J.; Predota, M.; Bandura, A.; Kubicki, J. D.; Lvov, S. N.; Cummings, P. T.; Chialvo, A. A.; Ridley, M. K.; Benezeth, P.; Anovitz, L.; Palmer, D. A.; Machesky, M. L.; Wesolowski, D. J. Langmuir 2004, 20, 4954.
80. Tully, J. C. J. Chem. Phys. 1990, 93, 1061.
81. Tully, J. C. World Scientific: Singapore, 1998; p 489.
82. Volobuev, Y. L.; Hack, M. D.; Topaler, M. S.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9716.
83. Coker, D. F. Kluwer Academic Publishers: Netherlands, 1993; p 315.
84. Batista, V. S.; Coker, D. F. J. Chem. Phys. 1997, 106, 7102.
85. Bittner, E. R.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8130.
86. Prezhdo, O. V.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 825.
87. Prezhdo, O. V.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 5863.
88. Wang, H.; Song, X. Y.; Chandler, D.; Miller, W. H. J. Chem. Phys. 1999, 110, 4828.
89. Ben-Nun, M.; Martinez, T. J. Adv. Chem. Phys. 2002, 121, 439.
90. Prezhdo, O. V. J. Chem. Phys. 1999, 111, 8366.
91. Prezhdo, O. V.; Brooksby, C. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 3215.
92. Brooksby, C.; Prezhdo, O. V. Chem. Phys. Lett. 2001, 346, 463.
93. Prezhdo, O. V.; Brooksby, C. Adv. Top. Theor. Chem. Phys. 2003, 12, 339.
94. Baer, R.; Could, R. J. Phys. Chem. B 2001, 114, 3385.
95. Frauenhelm, T.; Seifert, G.; Elstner, M.; Niehaus, T.; Kohler, C.; Amkreutz, M.; Sternberg, M.; Hajnal, Z.; DiCarlo, A.; Suhai, S. J. Phys. Condens. Matter 2002, 14, 3015.
96. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. 1965, 140, 1133.
97. Onida, G.; Reining, L.; Rubio, A. Rev. Mod. Phys. 2002, 74, 601.
98. Botti, S.; Sottile, F.; Vast, N.; Olevano, V.; Reining, L.; Weissker, H.; Rubio, A.; Onida, G.; Sole, R. D.; Godby, R. W. Phys. Rev. B 2004, 69, 155112.
99. Hammes-Schiffer, S.; Tully, J. C. J. Chem. Phys. 1994, 101, 4657.
100. Leforestier, C.; Bisseling, R. H.; Cerjan, C.; Feit, M. D.; Friesner, R.; Guldberg, A.; Hammerich, A.; Jolicard, G.; Karrlein, W.; Meyer, H. D.; Lipkin, N.; Roncero, O.; Kosloff, R. J. Comput. Phys. 1991, 94, 59.
101. Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. Chem. Phys. Lett. 2005, submitted for publication.
102. Brooksby, C; Prezhdo, O. V.; Reid, P. J. J. Chem. Phys. 2003, 118, 4563.
103. Brooksby, C.; Prezhdo, O. V.; Reid, P. J. J. Chem. Phys. 2003, 119, 9111.