First-principles study of water chains encapsulated in single-walled carbon nanotube

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 113, Issue 14, 2009, Pages 5368-5375

  Wang, Lu ^a   Zhao, Jijun ^a   Li, Fengyu ^a   Fang, Haiping ^b   Lu, Jian Ping ^c  

^a DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (China)

^b SHANGHAI INSTITUTE OF APPLIED PHYSICS   (China)

^c University of North Carolina at Chapel Hill   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHAIN-LIKE CONFIGURATIONS; COUPLING ENERGIES; DENSITY FUNCTIONAL; EMPIRICAL POTENTIALS; FIRST-PRINCIPLES STUDIES; GENERAL GRADIENT APPROXIMATIONS; HYDROGEN BONDINGS; HYDROGEN-BOND; IN VACUUMS; INTRA-MOLECULAR CHARGE TRANSFERS; LOCAL DENSITIES; MOLECULE INTERACTIONS; RED SHIFTS; SCREENING EFFECTS; SINGLE-WALLED; STRETCHING MODES; VIBRATIONAL ANALYSIS; WATER INTERACTIONS; WATER MOLECULES; WEAK COUPLINGS;

CHARGE TRANSFER; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; HYDROGEN; HYDROGEN BONDS; ION EXCHANGE; MOLECULAR ORBITALS; MOLECULES; SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES (SWCN); SULFUR COMPOUNDS; VACUUM; WATER ANALYSIS;

CARBON NANOTUBES;

EID: 65249114259     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp808873r     Document Type: Article

References (92)

1. Gogotsi, Y.; Libera, J. A.; Yazicioglu, A. G.; Megaridis, C. M. Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 1021.
2. Naguib, N.; Ye, H.; Gogotsi, Y.; Yazicioglu, A. G.; Megaridis, C. M.; Yoshimura, M. Nano Lett. 2004, 4, 2237.
3. Kolesnikov, A. 1.; Zanotti, J. M.; Loong, C. K.; Thiyagarajan, P.; Moravsky. A. P.; Loutfy. R. O.; Bumham, C. J. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 035503.
4. Holt, J. K.; Park, H. G.; Wang, Y.; Stadermann, M.; Artyukhin, A. B.; Grigoropoulos, C. P.; Noy, A.; Bakajin, O. Saence 2006, 312, 1034.
5. Majumder. M.; Chopra. N.; Andrews, R.; Hinds, B. J. Nature 2005, 438, 44.
6. Zhao, Y.; Song. L.; Deng, K.; Liu. Z.; Zhang. Z.; Yang, Y.; Wang, C.; Yang, H.; Jin, A.; Luo, Q.; Gu, C.; Xie, S.; Sun, L. Adv. Mater. 2008, 20, 1772.
7. Koga, K.; Gao. G. T.; Tanaka, H.; Zeng. X. C. Nature 2001, 412, 802.
8. Mashl, R. J.; Joseph, S.; Aluru, N. R.; Jakobsson, E. Nano Lett. 2003, 3, 589.
9. Hummer, G.; Rasaiah, J. C; Noworyta, J. P. Nature 2001, 414, 188.
10. Rasaiah, J. C; Garde, S.; Hummer. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 2008, 59,713.
11. Byl, O.; Liu. J. C; Wang. Y.; Yim, W. L.; Johnson. J. K.; Yates, J. T., Jr.J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12090.
12. Waghe, A.; Rasaish. J. C; Hummer. G. J. Chem. Phys. 2002, 117, 10789.
13. Vaitheeswaran, S.; Rasaiah, J. C; Hummer, G. J. Chem. Phys. 2004, 121, 7955.
14. Maibaum, L.; Chandler, D. J.Phys. Chem. B 2003, 107, 1189.
15. Zimmerli, U.; Gonnet. P. G.; Walther, J. H.; Koumoutsakos, P. Nano Lett. 2005, 5, 1017.
16. Saparov, S. M.; Pohl, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 4805.
17. Marti, J.; Gordillo, M. C. Phys. Rev. B 2001, 63, 165430.
18. Feng. C: Zhang. R. Q.; Dong, S. L.; Niehaus, Th. A.; Frauenheim. Th. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14131.
19. Sharma, S. C; Singh, D.; Li, Y. J.Raman Spectrosc. 2005, 36, 755.
20. de Groot, B. L.; Grubmüller, H. Science 2001, 294, 2353.
21. Tajkhorshid, E.; Nollert. P.; Jensen, M. O.; Miercke, L. J. W.; O'Connell,' J.; Stroud, R. M.; Schulten, K. Science 2002, 296, 525.
22. Murata, K.; Mitsuoka, K.; Hirai, T.; Walz, T.; Agre, P.; Heymann, J. B.; Engel. A.; Fujiyoshi, Y. Nature 2000, 407, 599.
23. Waghe, A.; Rasaiaha, J. C; Hummer, G. J. Phem. Phys. 2002, 117, 10789.
24. Dellago. C; Naor. M. M.; Hummer, G. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 105902.
25. Wan, R. Z.; Li. J. Y.; Lu. H. J.; Fang, H. P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7166.
26. Li. J. Y.; Gong, X. J.; Lu, H. J.; Li, D.; Fang. H. P.; Zhou, R. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 3687.
27. Gong. X. J.; Li, J. Y.; Lu. H. J.; Wan. R. Z.; Li, J. C; Hu. J.; Fang. H. P. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 709.
28. Fang, H. P.; Wan, R. Z.; Gong, X. J.; Lu, H. J.; Li. S. Y. J. Phys. D;Appl. Phys. 2008, 41, 103002.
29. Mann, D. J.; Halls, M. D. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 195503.
30. Joseph, S.; Aluru, N. R. Nano Lett. 2008, 8, 452.
31. Longhurst, M. J.; Quirke, N. Nano Lett. 2007, 7, 3324.
32. Whitby, M.; Quirk, N. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 87.
33. Best, R. B.; Hummer, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 6732.
34. Zhu, F. Q.; Schulten, K. Biophys. J. 2003, 85, 236.
35. Mukherjee, B.; Maiti, P. K.; Dasgupta, C: Sood. A. K. J. Chem. Phys. 2007, 126, 124704; J. Nanosci. Nanotechnol. 2007, 7, 1796.
36. Li, H.; Zhang, X. Q.; Liew, K. M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 034707.
37. Maniwa, Y.; Matsuda, K.; Kyakuno, H.; Ogasawara, S.; Hibi, T.; Kadowaki, H.; Suzuki, S.; Achiba, Y.; Kataura, H. Nat. Mater. 2007, 6, 135.
38. Takaiwa, D.; Hatano, 1.; Koga, K.; Tanaka. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 39.
39. Hanasaki, I.; Nakamura, A.; Yonebayashi, T.; Kawano, S. J. Phys.; Condens. Matter 2008, 20, 015213.
40. Agrawal. B. K.; Singh, V.; Pathak, A.; Srivastava, R. Phps. Rev. B 2007, 75, 195421.
41. Li, Y.; Lu, D.; Schulten, K.; Ravaioli, U.; Rotkin, S. V.J. Comput. Electron. 2005, 4, 161.
42. Cicero, G.; Grossman, J. C: Schwegler, E.; Gygi, F.; Galli, G. J. Am. Chem. Soc. 2008 130, 1871.
43. Alexiadis, A.; Kassinos, S. Chem. Rev. 2008, 108, 5014.
44. Delley, B. J.Chem. Phys. 1990, 92, 508; J. Chem. Phys. 2000, 113, 7756.
45. Enkvist, C; Zhang, Y.; Yang, W. ta. J. Comput. Chem. 2000, 79, 325.
46. Li, A. H.; Chao, S. D. J.Chem. Phys. 2006, 125, 094312.
47. Tsuzuki, S.; Luthi. H. P. J.Chem- Phys. 2001, 114, 3949.
48. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244.
49. 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.
50. Huisken, F; Kaloudis, M.; Kulcke, A. J. Chem. Phys. 1999, 104, 17.
51. Lovas, E. J. J. Phys. Chem. Ref. Data 1978, 7, 1445.
52. http://webbook.nist.gov/chemistry/ and references herein.
53. Dyke, T. R.; Mack, K. M.; Muenter, J. S. J. Chem. Phys. 1977, 66, 498.
54. Ludwing. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 1808.
55. Sudiarta. I. W.; Geldart, D. J. W. J. Phvs. Chem. A 2006, 110, 10501.
56. Helmy. A. K.; Ferreiro, E. A.; de Bussetti, S. G. Appl. Surf. Sci. 2007, 253, 4966.
57. Stowell, M. H. B.; Mcphillips, T. M.; Rees, D. C.; Soltis, S. M.; Abresch, E.; Feher, G. Science 1997, 276, 812.
58. Hille, B. Ionic Channels of Excitable Membranes; Sinauer: Sun-derland, MA, 1984.
59. Cummings, P. T.; Cochran, H. D.; Simonson, J. M.; Mesmer, R. E.; Karabomi, S. J.Chem. Phys. 1991, 94, 5606.
60. Fois, E. S.; Sprik, M.; Parrinello, M. Chem. Phys. Lett. 1994, 223, 411.
61. Ikushima. Y.; Hatakeda. K.; Saito, N.; Arai, M. J.Chem. Phys. 1998, 108, 5855.
62. Buontempo, U.; Postorino, P.; Ricci, M. A.; Soper, A. K. Mol. Phys. 1994, 81, 217.
63. Lee. C.-Y.; McCammon. J. A.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1984, 80, 4448.
64. Marti, J.; Nagy, G.; Gordillo, M. C; Guardia, E. J. Chem. Phys. 2006, 124, 094703.
65. Pertsin, A.; Grunze, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 1357.
66. Du, Q.; Superfine, R.; Freysz, E.; Shen, Y. R. Phys. Rev. Lett. 1993, 70, 2313.
67. Lee, C.; Chen, H.; Fitzgerald, G. J. Chem. Phys. 1995, 102, 1266.
68. Xantheas, S. S.; Dunning, T. H., Jr. J. Phem, Phys. 1993, 99, 8774.
69. Estrin, D. A.; Paglieri. L.; Corongiu, G.; Clementi. E. J. Phys. Chem. 1996, 100, 8701.
70. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar. J.; Madura, J. D.; Impev. R. W.; Klein, M. L. J. Phem. Phys. 1983, 79, 926.
71. Wang, L.; Zhao, J. J.; Fang, H. P. J.Phys. Chem. C 2008, 112, 11779.
72. Vemon, M. F.; Krajnovieh, D. J.; Kwok. H. S.; Lisy, J. M.; Shen, Y. R.; Lee, Y. T. J. Phem.Phys. 1982, 77, 47.
73. Page, R. H.; Frey, J. G.; Shen, Y. R.; Lee, Y. T. Chem. Phys. Lett. 1984, 106, 373.
74. Coker, D. F.; Miller, R. E.; Watts, R. O. J.Chem. Phys. 1985, 82, 3554.
75. Huang, Z. S.; Miller, R. E. J.Chem. Phys. 1989, 91, 6613.
76. Paul, J. B.; Provencal, R. A.; Chapo, C.; Roth, K.; Casaes, R.; Saykally, R. J.J. Phys. Chem. A 1999, 103, 2972.
77. Devlin, J. P.; Buch. V. J.Phys. Chem. 1995, 99, 16534.
78. Devlin, J. P.; Sadlej, J.; Buch, V. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 974.
79. Schmidt, D. A.; Miki, K. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 10119.
80. Buch, V. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17771.
81. Ohno, K.; Okimura, M.; Akai, N.; Katsumoto, Y. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3005.
82. Dunn, M. E.; Evans, T. M.; Kirschner, K. N.; Shields, G. C. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 303.
83. Lenz. A.; Ojamäe. L. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 13388.
84. Anick, D. J. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 5135.
85. Schofield, D. P.; Kjaergaard. H. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5. 3100.
86. Low, G. R.; Kjaergaard, H. G. J.Chem. Phys. 1999, 110, 9104.
87. Miller, Y.; Fredj. E.; Harvey, J. N.; Gerber. R. B. J.Phys. Chem. A 2004, 108, 4405.
88. Steinbach, C; Andersson, P.; Kazimirski, J. K.; Buck, U.; Buch, V.; Beu, T. A. J, Phys Chem. A 2004, 108, 6165.
89. Sadlej, J.; Buch, V.; Kazimirski, J. K.; Buck, U. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 4933.
90. (a) Buck. U.; Ettischer, 1.; Melzer, M.; Buch, V.; Sadlej, J. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 2578.
91. (b) Buck, U.; Huisken, F. Chem. Rev. 2000, 100, 3863.
92. Kondratyuk, P.; Yates, J. T., Jr. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 995.