Excitonic and vibrational properties of single-walled semiconducting carbon nanotubes

Advanced Functional Materials

Volumn 17, Issue 17, 2007, Pages 3405-3420

  Kilina, Svetlana ^a,b   Tretiak, Sergei ^a  

^a CENTER FOR NONLINEAR STUDIES   (United States)

^b UNIVERSITY OF WASHINGTON   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONJUGATED POLYMERS; ELECTRON-PHONON INTERACTIONS; EXCITONS; MOLECULAR STRUCTURE; MOLECULAR VIBRATIONS; SEMICONDUCTING MANGANESE COMPOUNDS;

ORGANIC MOLECULAR MATERIALS; SELF-TRAPPED EXCITONS; SINGLE-WALLED SEMICONDUCTING CARBON NANOTUBES; VIBRATIONAL DYNAMICS;

SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES (SWCN);

EID: 36849064697     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.200700314     Document Type: Article

References (122)

1. R. Saito, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, Physical Properties of Carbon Nanotubes, Imperial College Press, London, UK 1998.
2. M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, P. Avouris, Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties, and Applications, Springer, Berlin 2001.
3. M. Terrones, Int. Mat. Rev. 2004, 49, 325.
4. J. Kong, N. R. Franklin, C. Zhou, M. G. Chapline, S. Peng, K. Cho, H. Dai, Science 2000, 287, 622.
5. E. S. Snow. F. K. Perkins, E. J. Houser, S. C. Badescu, T. L. Reinecke, Science 2005, 307, 1942.
6. B. C. Regan, S. Aloni, R. O. Ritchie, U. Dahmen, A. Zettl, Nature 2004, 428, 924.
7. N. Mason. M. J. Biercuk, C. M. Marcus, Science 2004, 303, 655.
8. M. J. Biercuk, N. Mason, C. M. Marcus, Nano Lett. 2004, 4, 1.
9. M. S. Dresselhaus, Nature 2004, 432, 959.
10. Y. C. Chen, N. R. Raravikar, L. S. Schadler, P. M. Ajayan, Y. P. Zhao, T. M. Lu, G. C. Wang, X. C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 975.
11. K. Terabe, T. Hasegawa, T. Nakayama, M. Aono, Nature 2005, 433, 47.
12. S. Y. Set, H. Yaguchi, Y. Tanaka, M. Jablonski, J. Lightwave Tech. 2004, 22, 51.
13. S. Y. Set, H. Yaguchi, Y. Tanaka, M. Jablonski, IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron. 2004, 10, 137.
14. J. A. Misewich, R. Martel, P. Avouris, J. C. Tsang, S. Heinze, J. Tersoff, Science 2003, 300, 783.
15. H. W. C. Postma, T. Teepen, Z. Yao, M. Grifoni. C. Dekker, Science 2001, 293, 76.
16. Z. H. Chen, J. Appenzeller, Y. M. Lin, J. Sippel-Oakley, A. G. Rinzler, J. Y. Tang, S. J. Wind, P. M. Solomon, P. Avouris, Science 2006, 311, 1735.
17. D. Chattopadhyay, L. Galeska, F. Papadimitrakopoulos, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3370.
18. R. Krupke, F. Hennrich, H. von Lohneysen, M. M. Kappes, Science 2003, 301, 344.
19. Z. Chen, X. Du, M.-H. Du, C. D. Rancken, H.-P. Cheng, A. G. Rinzler. Nano Lett. 2003, 3, 1245.
20. M. J. O'Connell, E. E. Eibergen, S. K. Doom, Nat. Mat. 2005, 4, 412.
21. M. Zheng, A. Jagota, M. S. Strano, A. P. Santos, P. Barone, S. G. Chou. B. A. Diner, M. S. Dresselhaus, R. S. McLean, G. B. Onoa, G. G. Samsonidze, E. D. Semke, M. Usrey, D. J. Walls, Science 2003, 302, 1545.
22. S. M. Bachilo, M. S. Strano, C. Kittrell, R. H. Hauge, R. E. Smalley, R. B. Weisman, Science 2002, 298, 2361.
23. R. B. Weisman, S. M. Bachilo, Nano Lett. 2003, 3, 1235.
24. A. Hartschuh, H. N. Pedrosa, L. Novotny, T. D. Krauss, Science 2003, 301, 1354.
25. M. Y. Sfeir, T. Beetz, F. Wang, L. M. Huang, X. M. H. Huang, M. Y. Huang, J. Hone, S. O'Brien, J. A. Misewich, T. F. Heinz, L. J. Wu, Y. M. Zhu, L. E. Brus, Science 2006, 312, 554.
26. M. S. Dresselhaus, P. C. Eklund, Adv. Phys. 2000, 49, 705.
27. H. Telg, J. Maultzsch, S. Reich, F. Hennrich, C. Thomsen, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 177 401.
28. S. V. Goupalov, B. C. Satishkumar, S. K. Doom, Phys. Rev. B 2006, 73, 115 401.
29. Y.-Z. Ma, L. Valkunas, S. L. Dexheimer, S. M. Bachilo, G. R. Fleming, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 157 402.
30. O. J. Korovyanko, C. X. Sheng, Z. V. Vardeny, A. B. Dalton, R. H. Baughman, Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 017403.
31. C. Manzoni, A. Gambetta, E. Menna, M. Meneghetti, G. Lanzani, G. Cerullo, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 1.
32. F. Wang, G. Dukovic, L. E. Brus, T. F. Heinz, Science 2005, 308, 838.
33. J. Maultzsch, R. Pomraenke, S. Reich, E. Chang, D. Prezzi, A. Ruini, E. Molinari, M. S. Strano, C. Thomsen, C. Lienau, Phys. Rev. B 2005, 72, 241 402.
34. H. Zhao, S. Mazumdar, C. X. Sheng, M. Tong, Z. V. Vardeny, Phys. Rev. B 2006, 73, 75 403.
35. G. D. Scholes, G. Rumbles, Nat. Mat. 2006, 5, 683.
36. Z. Wang, H. Pedrosa, T. Krauss, L. Rothberg, Phys. Rev. Lett. 2006, 96.
37. T. Ando, J. Phys. Soc. Jpn. 1997, 66, 1066.
38. C. L. Kane, E. J. Mele, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 197 402.
39. C. D. Spataru, S. Ismail-Beigi, L. X. Benedict, S. G. Louie, Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 774021.
40. H. B. Zhao, S. Mazumdar, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 157 402.
41. V. Perebeinos, J. Tersoff, P. Avouris, Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 257 402.
42. E. Chang, G. Bussi, A. Ruini, E. Molinari, Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 196 401.
43. S. G. Chou, F. Plentz, J. Jiang, R. Saito, D. Nezich, H. B. Ribeiro, A. Jorio, M. A. Pimenta, G. G. Samsonidze, A. P. Santos, M. Zheng, G. B. Onoa, E. D. Semke, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 127 402.
44. H. Htoon, M. J. O'Connell, P. J. Cox, S. K. Doom, V. I. Klimov, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 027 401.
45. X. H. Qiu, M. Freitag, V. Perebeinos, P. Avouris, Nano Lett. 2005, 5, 749.
46. F. Plentz, H. B. Ribeiro, A. Jorio, M. S. Strano, M. A. Pimenta, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 247 401.
47. C. Fantini, A. Jorio, M. Souza, M. S. Strano, M. S. Dresselhaus, M. A. Pimenta, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 147 406.
48. H. Telg, J. Maultzsch, S. Reich, C. Thomsen, Phys. Rev. B 2006, 74, 115415.
49. A. Gambetta, C. Manzoni, E. Menna, M. Meneghetti, G. Cerullo, G. Lanzani, S. Tretiak, A. Piryatinski, A. Saxena, R. L. Martin, A. R. Bishop, Nat. Phys. 2006, 2, 515.
50. Y. S. Lim, K. J. Yee, J. H. Kim, E. H. Haroz, J. Shaver, J. Kono, S. K. Doom, R. H. Hauge, R. E. Smalley, Nano Lett. 2006, 6, 2696.
51. B. J. LeRoy, S. G. Lemay, J. Kong, C. Dekker, Nature 2004, 432, 371.
52. B. F. Habenicht, C. F. Craig, O. V. Prezhdo, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 187 401.
53. V. Perebeinos, J. Tersoff, P. Avouris, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 027 402.
54. M. T. Figge, M. Mostovoy, J. Knoester, Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 4572.
55. S. Tretiak, S. Kilina, A. Piryatinski, A. Saxena, R. L. Martin, A. R. Bishop, Nano Lett. 2007, 7, 86.
56. J. Jiang, R. Saito, G. G. Samsonidze, S. G. Chou, A. Jorio, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, Phys. Rev. B 2005, 72, 235 408.
57. M. Machon, S. Reich, C. Thomsen, Phys. Rev. B 2006, 74, 205 423.
58. A. J. Heeger, S. Kivelson, J. R. Schrieffer, W. P. Su, Rev. Mod. Phys. 1988, 60, 781.
59. S. Tretiak, S. Mukamel, Chem. Rev. 2002, 102, 3171.
60. C. Wu, S. V. Malinin, S. Tretiak, V. Y. Chernyak, Nat. Phys. 2006, 2, 631.
61. E. R. Batista, R. L. Martin, J. Phys. Chem. A 2005, 109, 9856.
62. S. L. Dexheimer, A. D. VanPelt, J. A. Brozik, B. I. Swanson, Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 4425.
63. M. Klessinger, J. Michl, Excited States And Photochemistry Of Organic Molecules, VCH, New York 1995.
64. V. Balzani, F. Scandola, Supramolecular Photochemistry, Ellis Harwood, New York 1991.
65. G. Herzberg, Molecular Spectra and Molecular Structure. I. Spectra of Diatomic Molecules, 2nd ed., Van Nostrand Reinhold, New York 1950.
66. Y. Yin, A. N. Vamivakas, A. G. Walsh, S. B. Cronin, M. S. Unul, B. B. Goldberg, A. K. Swan, Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 037404.
67. A. P. Shreve, E. H. Haroz, S. M. Bachilo, R. B. Weisman, S. Tretiak, S. Kilina, S. K. Doom, Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 037 405.
68. M. Machon, S. Reich, H. Tegl, J. Maultzsch, P. Ordejon, C. Thomsen, Phys. Rev. B Condens. Matter Mater. Phys. 2005, 72, 35416.
69. M. T. Figge, M. Mostovoy, J. Knoester, Phys. Rev. B 2002, 65, 125 416.
70. K. P. Bohnen, R. Heid, H. J. Liu, C. T. Chan, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 245 501.
71. O. Dubay, G. Kresse, H. Kuzmany, Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 235 506.
72. G. Onida, L. Reining, A. Rubio, Rev. Mod. Phys. 2002, 74, 601.
73. V. Perebeinos, J. Tersoff, P. Avouris, Nano Lett. 2005, 5, 2495.
74. V. Perebeinos, J. Tersoff, P. Avouris, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 086 802.
75. V. Perebeinos, J. Tersoff, P. Avouris, Nano Lett. 2006, 6, 205.
76. V. Barone, J. E. Peralta, G. E. Scuseria, Nano Lett. 2005, 5, 1830.
77. V. Barone, J. E. Peralta, M. Wert, J. Heyd, G. E. Scuseria, Nano Lett. 2005, 5, 1621.
78. M. E. Casida, Recent Advances in Density-Functional Methods. Part I, Vol. 3, World Scientific, Singapore 1995.
79. L. Reining, A. Rubio, N. Vast, A. G. Marinopoulos, Phys. Rev. Lett. 2003, 97, 046 402.
80. Z. Y. Zhou, M. Steigerwald, M. Hybertsen, L. Brus, R. A. Friesner, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3597.
81. J. L. Brédas, J. Cornil, D. Beljonne, D. A. dos Santos, Z. Shuai, Acc. Chem. Res. 1999, 32, 267.
82. G. R. Hutchison, Y. J. Zhao, B. Delley, A. J. Freeman, M. A. Ratner, T. J. Marks, Phys. Rev. B 2003, 68, 035 204.
83. J. Gierschner, J. Cornil, H. J. Egelhaaf, Adv. Mat. 2007, 19, 173.
84. S. Tretiak, Nano Lett. 2007, 7, 2201.
85. S. Tretiak, A. Saxena, R. L. Martin, A. R. Bishop, Phys. Rev. Lett. 2002, 59, 097 402.
86. S. Mukamel, S. Tretiak, T. Wagersreiter, V. Chernyak, Science 1997, 277, 781.
87. S. Tretiak, A. Saxena, R. L. Martin, A. R. Bishop, J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7029.
88. I. Franco, S. Tretiak, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12130.
89. S. Tretiak, A. Saxena, R. L. Martin, A. R. Bishop, Proc. Nat. Acad. Sic. USA 2003, 100, 2185.
90. M. J. S. Dewar, E. G. Zoebisch, E. F. Healy, J. J. P. Stewart, J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3902.
91. J. Ridley, M. C. Zerner, Theor. Chim. Acta 1973, 32, 111.
92. R. E. Stratmann, G. E. Scuseria, M. J. Frisch, J. Chem. Phys. 1998, 109, 8218.
93. F. Furche, R. Ahlrichs, J. Chem. Phys. 2002, 117, 7433.
94. P. T. Araujo, S. K. Doom, S. Kilina, S. Tretiak, E. Einarsson, S. Maruyama, H. Chacham, M. A. Pimenta, A. Jorio, Phys. Rev. Lett. 2007, 95, 067 401.
95. J. J. P. Stewart, MOPAC 2002, Schrödinger Inc. and Fujitsu Limited, Portland, OR 2000.
96. S. Tretiak, A. Saxena, R. L. Martin, A. R. Bishop, Chem. Phys. Lett. 2000, 331, 561.
97. A. Szabo, N. S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory, McGraw-Hill, New York 1989.
98. E. R. Davidson, Reduced Density Matrices in Quantum Chemistry, Academic Press, New York 1976.
99. D. J. Thouless, The Quantum Mechanics Of Many-Body Systems, Academic Press, New York 1972.
100. P. Ring, P. Schuck, The Nuclear Many-Body Problem, Springer-Verlag, New York 1980.
101. J. Linderberg, P. Jorgensen, J. Oddershede, M. Ratner, J. Chem. Phys. 1972, 56, 6213.
102. J. Linderberg, Y. Öhrn, Propagators in Quantum Chemistry, Academic Press, London 1973.
103. E. R. Davidson, J. Comp. Phys. 1975, 17, 87.
104. S. Rettrup, J. Comp. Phys. 1982, 45, 100.
105. D. Pines, D. Böhm, Phys. Rev. 1952, 85, 338.
106. M. P. Allen, D. J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids, Clarendon Press, Oxford 1987.
107. J. T. Frey, D. J. Doren, TubeGen 3.3, University of Delaware, Newark DE 2005.
108. A. Kokalj, J. Mol. Graph. Model. 1999, 17, 176.
109. G. Scholes, S. Tretiak, T. McDonald, W. Metzger, C. Engtrakul, G. Rumbles, M. Heben, J. Phys. Chem. C. 2007, 111, 11139.
110. Z. M. Li, Z. K. Tang, H. J. Liu, N. Wang, C. T. Chan, R. Saito, S. Okada, G. D. Li, J. S. Chen, N. Nagasawa, S. Tsuda, Phys. Rev. Lett. 2001, 57, 127 401.
111. H. Kuhn, J. Chem. Phys. 1948, 16, 840.
112. H. Kuhn, Helv. Chim. Acta 1948, 31, 1441.
113. H. Kuhn, J. Chem. Phys. 1949, 17, 1198.
114. W. T. Simpson, J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 6164.
115. R. Chang, J. H. Hsu, W. S. Fann, K. K. Liang, C. H. Chiang, M. Hayashi, J. Yu, S. H. Lin, E. C. Chang, K. R. Chuang, S. A. Chen, Chem. Phys. Lett. 2000, 377, 142.
116. R. B. Capaz, C. D. Spataru, S. Ismail-Beigi, S. G. Louie, Phys. Rev. B 2006, 74, 121 401.
117. I. D. W. Samuel, I. Ledoux, C. Dhenaut, J. Zyss, H. H. Fox, R. R. Schrock, R. J. Silbey, Science 1994, 265, 1070.
118. R. E. Peierls, Quantum Theory of Solids, Clarendon, Oxford 1955.
119. E. F. Luis, F. Torres, S. Roche, Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 076 804.
120. P. M. Rafailov, J. Maultzsch, C. Thomsen, H. Kataura, Phys. Rev. B 2005, 72, 045 411.
121. D. Connetable, G. M. Rignanese, J. C. Charlier, X. Blase, Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 015 503.
122. F. Plentz, H. B. Ribeiro, A. Jorio, M. S. Strano, M. A. Pimenta, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 247 401.