Fe/C interactions during SWNT growth with C 2 feedstock molecules: A quantum chemical molecular dynamics study

Journal of Nanoscience and Nanotechnology

Volumn 6, Issue 5, 2006, Pages 1259-1270

  Zheng, Guishan ^a   Irle, Stephan ^a   Morokuma, Keiji ^a  

^a EMORY UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

Fe Catalzed SWNT Growth; QM MD Simulations

Indexed keywords

DENSITY FUNCTIONAL TIGHT BINDING (DFTB); FE-CATALZED SWNT GROWTH; INTERMETALLIC INTERACTIONS; QUANTUM CHEMICAL EVIDENCE;

ADDITION REACTIONS; COMPUTER SIMULATION; GROWTH (MATERIALS); MOLECULAR DYNAMICS; PLASMAS; QUANTUM THEORY;

CARBON NANOTUBES;

CARBON; CARBON NANOTUBE; IRON;

ARTICLE; CATALYSIS; CHEMICAL MODEL; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; CRYSTALLIZATION; KINETICS; METHODOLOGY; PARTICLE SIZE; QUANTUM THEORY; ULTRASTRUCTURE;

CARBON; CATALYSIS; COMPUTER SIMULATION; CRYSTALLIZATION; IRON; KINETICS; MODELS, CHEMICAL; MODELS, MOLECULAR; NANOTUBES, CARBON; PARTICLE SIZE; QUANTUM THEORY;

EID: 33746450134     PISSN: 15334880     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1166/jnn.2006.142     Document Type: Conference Paper

References (53)

1. C. Journet and P. Bernier, Appl. Phys. A 67, 1 (1998).
2. S. Helveg, C. Lopez-Cartes, J. Sehested, P. L. Hansen, B. S. Clausen, J. R. Rostrup-Nielsen, F. Abild-Pedersen, and J. K. Nørskov, Nature 427, 426 (2004).
3. A. Thess, R. Lee, P. Nikolaev, H. Dai, P. Petit, J. Robert, C. Xu, Y H. Lee, S. G. Kim, A. G. Rinzler, D. T. Colbert, G. E. Scuseria, D. Tomanek, J. E. Fischer, and R. E. Smalley, Science 273, 483 (1996).
4. Y. H. Lee, S. G. Kim, and D. Tomanek, Phys. Rev. Lett. 78, 2393 (1997).
5. M. Yudasaka, T. Komatsu, T. Ichihashi, Y. Achiba, and S. Iijima, J. Phys. Chem. B 102, 4892 (1998);
6. M. Yudasaka, T. Ichihashi, and S. Iijima, J. Phys. Chem. B 102, 10201 (1998).
7. M. Yudasaka, R. Yamada, N. Sensui, T. Wilkins, T. Ichihashi, and S. Iijima, J. Phys. Chem. B 103, 6224 (1999).
8. A. Maiti, C. J. Brabec, and J. Bernholc, Phys. Rev. B 55, R6097 (1997);
9. J. Gavillet, A. Loiseau, C. Journet, F. Willaime, F. Ducastelle, and J.-C. Charlier, Phys. Rev. Lett. 87, 275504 (2001).
10. S. Huang, M. Woodson, R. Smalley, and J. Liu, Nano Lett. 4, 1025 (2004).
11. L. Zheng, M. O'Connel, S. Doorn, X. Liao, Y. Zhao, E. Akhadov, M. Hoffbauer, B. Roop, Q. Jia, R. Dye, D. Peterson, S. Huang, J. Liu, and Y. Zhu, Nature Materials 3, 673 (2004).
12. J. Gavillet, A. Loiseau, C. Journet, F. Willaime, F. Ducastelle, and J.-C. Charlier, Phys. Rev. Lett. 87, 275504 (2001).
13. Y. Shibuta and S. Maruyama, Chem. Phys. Lett. 382, 381 (2003).
14. F. Ding, K. Bolton, and A. Rosen, J. Vac. Sci. Technol. A 22, 1471 (2004);
15. F. Ding, A. Rosen, and K. Bolton, J. Chem. Phys. 121, 2775 (2004);
16. F. Ding, A. Rosen, and K. Bolton, Chem. Phys. Lett. 393, 309 (2004);
17. F. Ding, K. Bolton, and A. Rosen, J. Phys. Chem. B 108, 17369 (2004).
18. S. Irlie, G. Zheng, M. Elstner, and K. Morokuma, Nano Lett. 3, 465 (2003).
19. G. Zheng, S. Irle, M. Elstner, and K. Morokuma, J. Phys. Chem. A 108, 3182 (2004).
20. S. Irle, G. Zheng, M. Elstner, and K. Morokuma, Nano Lett. 3, 1657 (2003);
21. G. Zheng, S. Irle, and K. Morokuma, J. Chem. Phys. 122, 014708 (2005).
22. S. Irle, G. Zheng, M. Elstner, and K. Morokuma, High temperature quantum chemical molecular dynamics simulations of carbon nanostructure self-assembly processes. Proceedings of the Conference Theory and Applications of Computational Chemistry: The First 40 Years, edited by C. E. Dykstra, G. Frenking, K. S. Kim, and G. E. Scuseria, Elsevier, (2005).
23. W.-Q. Deng, X. Xu, I. William, and A. Goddard, Nano Lett. 4, 2331 (2004).
24. M. J. S. Dewar, E. G. Zoebisch, E. F. Healy, and J. J. P. Stewart, J. Am. Chem. Soc. 107, 3902 (1985).
25. J. J. P. Stewart, J. Comput. Chem. 10, 209 (1989).
26. T. R. Cundari, J. Deng, and W. Fu, Int. J. Quant. Chem. 77, 421 (2000);
27. W. Thiel and A. A. Voityuk, Theor. Chimi. Acta 95, 315 (1996);
28. T. Bredow, G. Geudtner, and K. Jug, J. Comput. Chem. 22, 861 (2001).
29. D. Porezag, T. Frauenheim, T. Köhler, G. Seifert, and R. Kaschner, Phys. Rev. B 51, 12947 (1995);
30. G. Seifert, D. Porezag, and T. Frauenheim, Int. J. Quant. Chem. 58, 185 (1996);
31. M. Elstner, D. Porezag, G. Jungnickel, J. Elsner, M. Haugk, T. Frauenheim, S. Suhai, and G. Seifert, Phys. Rev. B 58, 7260 (1998).
32. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993).
33. G. Zheng, S. Irle, and K. Morokuma, Chem. Phys. Lett. 412, 210 (2005).
34. G. Zheng, H. Witek, P. Bobadova-Parvanova, S. Irle, D. G. Musaev, R. Prabhakar, K. Morokuma, M. Elstner, C. Kohler, and T. Frauenheim, J. Comput. Chem. (submitted).
35. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996);
36. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 78, 1396 (1997).
37. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, and J. A. Pople, GAUSSIAN 03, Gaussian, Inc., Wallingford, CT (2004).
38. Methods of Electronic Structure Theory, edited by T. H. Dunning, Jr. and P. J. Hay, Plenum Press, New York (1977), Vol. 2;
39. P. J. Hay and W. R. Wadt, J. Chem. Phys. 82, 299 (1985).
40. F. Banhart, J.-C. Charlier, and P. M. Ajayan, Phys. Rev. Lett. 84, 686 (2000).
41. P. Zhang and V. H. Crespi, Phys. Rev. Lett. 83, 1791 (1999);
42. H. Mehrez, A. Svizhenko, M. P. Anantram, M. Elstner, and T. Frauenheim, Phys. Rev. 571, 155421/1 (2005).
43. H. J. Liu and K. Cho, Appl. Phys. Lett. 85, 807 (2004).
44. G. Chopra, L. X. Benedict, V. H. Crespi, M. L. Cohen, S. G. Louie, and A. Zettl, Nature 377, 135 (1995);
45. M.-F. Yu, T. Kowalewski, and R. S. Ruoff, Phys. Rev. Lett. 86, 87 (2001).
46. H. Dai, in Carbon Nanotubes, Synthesis, Structure, Properties, and Applications, edited by M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, and P. Avouris, Springer-Verlag, New York (2001), Vol. 80;
47. G. L. Hornyak, L. Grigorian, A. C. Dillon, P. A. Parilla, K. M. Jones, and M. J. Heben, J. Phys. Chem. B 106, 2821 (2002).
48. J. B. Howard, A. L. Lafleur, Y. Makarovsky, S. Mitra, C. J. Pope, and T. K. Yadav, Carbon 30, 1183 (1992);
49. J. B. Howard, J. T. McKinnon, M. E. Johnson, Y. Makarovsky, and A. L. Lafleur, J. Phys. Chem. 96, 6657 (1992);
50. J. B. Howard, J. T. McKinnon, Y. Makarovsky, A. L. Lafleur, and M. E. Johnson, Nature 352, 139 (1991).
51. S. J. Stuart, A. B. Tutein, and J. A. Harrison, J. Chem. Phys. 112, 6472 (2000).
52. S. Ramesh, B. Brinson, M. P. Johnson, Z. Gu, R. K. Saini, P. Willis, T. Marriott, W. E. Billups, J. L. Margrave, R. H. Hauge, and R. E. Smalley, J. Phys. Chem. B 107, 1360 (2003);
53. A. K. Sadana, F. Liang, B. Brinson, S. Arepalli, S. Farhat, R. H. Hauge, R. E. Smalley, and W. E. Billups, J. Phys. Chem. B 109, 4416 (2005).