Ab initio nonadiabatic molecular dynamics of wet-electrons on the TiO 2 surface

Journal of the American Chemical Society

Volumn 131, Issue 42, 2009, Pages 15483-15491

  Fischer, Sean A ^a   Duncan, Walter R ^b   Prezhdo, Oleg V ^a  

^a UNIVERSITY OF WASHINGTON   (United States)

^b SCHRÖDINGER INC   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO; DONOR AND ACCEPTOR; DYE SENSITIZED; ELECTRON PHONON COUPLINGS; ELECTRON STATE; ELECTRON SYSTEMS; ELECTRON TRANSFER DYNAMICS; ELECTRONIC COUPLING; ELECTRONIC INTERACTIONS; INTERFACIAL COUPLINGS; INTERFACIAL STATE; LIQUID INTERFACE; LOW-FREQUENCY VIBRATIONAL MODES; MOLECULAR WATER; MONOLAYER WATER; NON-ADIABATIC; NONADIABATIC MOLECULAR DYNAMICS; STRONG COUPLING; THERMAL PHONONS; TIME-RESOLVED; TIO; ULTRASHORT TIME SCALE;

ELECTRON ENERGY LEVELS; ELECTRONS; MOLECULAR DYNAMICS; MONOLAYERS; PHONONS; SURFACE DEFECTS; SURFACES; VIBRATIONS (MECHANICAL);

PHASE INTERFACES;

TITANIUM DIOXIDE; WATER;

AB INITIO CALCULATION; ADIABATICITY; ARTICLE; ELECTRON; ELECTRON TRANSPORT; ENERGY METABOLISM; ENERGY YIELD; MOLECULAR DYNAMICS; PHONON; SIMULATION;

EID: 70350321280     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja906599b     Document Type: Article

References (75)

1. Nitzan, A.; Ratner, M. A. Science 2003, 300, 1384.
2. Oregan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737.
3. Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 269.
4. Holman, M. W.; Liu, R.; Adams, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12649.
5. Klare, J. E.; Tulevski, G. S.; Sugo, K.; de Picciotto, A.; White, K. A.; Nuckolls, C. J. Am. Chem. Soc. 2003, 20, 6030.
6. Fan, F. F.; Yao, Y.; Cai, L.; Cheng, L.; Tour, J. M.; Bard, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4035.
7. Zhu, X. Y. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8778.
8. Asbury, J. B.; Hao, E. C.; Wang, Y. Q.; Ghosh, H. N.; Lian, T. Q. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4545.
9. Anderson, N. A.; Lian, T. Q. Annu. Rev. Phys. Chem. 2005, 56, 491.
10. Huber, R.; Moser, J. E.; Grätzel, M.; Wachtveitl, J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 6494.
11. Nozik, A. J. Physica E 2002, 14, 115.
12. Ramakrishna, S.; Willig, F.; May, V.; Knorr, A. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 607.
13. Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2834-2860.
14. Kongkanand, A.; Tvrdy, K.; Takechi, K.; Kuno, M.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4007-4015.
15. Martinson, A. B. F.; Hamann, T. W.; Pellin, M. J.; Hupp, J. T. Chem.- Eur. J. 2008, 14, 4458-4467.
16. Stier, W.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8047.
17. Rego, L. G. C.; Batista, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7989.
18. Thoss, M.; Kondov, I.; Wang, H. B. Chem. Phys. 2004, 304, 169.
19. Duncan, W. R.; Stier, W. M.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7941.
20. Abuabara, S. G.; Rego, L. G. C.; Batista, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 18234.
21. Duncan, W. R.; Craig, C. F.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8528.
22. Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. Annu. Rev. Phys. Chem. 2007, 58, 143.
23. Prezhdo, O. V.; Duncan, W. R.; Prezhdo, V. V. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 339-348.
24. Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9756-9762.
25. Brown, G. E.; Henrich, V. E.; Casey, W. H.; Clark, D. L.; Eggleston, C.; Felmy, A.; Goodman, D. W.; Grätzel, M.; Maciel, G.; McCarthy, M. I.; Nealson, K. H.; Sverjensky, D. A.; Toney, M. F.; Zachara, J. M. Chem. Rev. 1999, 99, 77-174.
26. Jiang, D. L.; Zhao, H. J.; Zhang, S. Q.; John, R. J. Catal. 2004, 223, 212.
27. Liu, D.; Hug, G. L.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. 1995, 99, 16768.
28. Zhao, W.; Ma, W. H.; Chen, C. C.; Zhao, J. C.; Shuai, Z. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4782.
29. Silva, C.; Walhout, P. K.; Yokoyama, K.; Barbara, P. F. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 1086.
30. Coe, J. V.; Lee, G. H.; Eaton, J. G.; Arnold, S. T.; Sarkas, H. W.; Bowen, K. H.; Ludewigt, C.; Haberland, H.; Worsnop, D. R. J. Chem. Phys. 1990, 92, 3980.
31. Kim, K. S.; Park, I.; Lee, S.; Cho, K.; Lee, J. Y.; Kim, J.; Joannopoulos, J. D. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 956.
32. Byrd, J.; Chao, A.; Heifets, S.; Minty, M.; Raubenheimer, T. O.; Seeman, J.; Stupakov, G.; Thomson, J.; Zimmermann, F. Phys. Rev. Lett. 1997, 79, 79.
33. Hammer, N. I.; Shin, J. W.; Headrick, J. M.; Diken, E. G.; Roscioli, J. R.; Weddle, G. H.; Johnson, M. A. Science 2004, 306, 675.
34. Bragg, A. E.; Verlet, J. R. R.; Kammrath, A.; Cheshnovsky, O.; Neumark, D. M. Science 2004, 306, 669.
35. Verlet, J. R. R.; Bragg, A. E.; Kammrath, A.; Cheshnovsky, O.; Neumark, D. M. Science 2005, 307, 93.
36. Paik, D. H.; Lee, I.-R.; Yang, D.-S.; Baskin, J. S.; Zewail, A. H. Science 2004, 306, 672.
37. Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 760-768.
38. Schnitker, J.; Motakabbir, K.; Rossky, P. J.; Friesner, R. A. Phys. Rev. Lett. 1988, 60, 456.
39. Wallqvist, A.; Martyna, G.; Berne, B. J. J. Phys. Chem. 1988, 92, 1721.
40. Barnett, R. N.; Landman, U.; Cleveland, C. L.; Jortner, J. J. Chem. Phys. 1988, 88, 4429.
41. Staib, A.; Borgis, D. J. Chem. Phys. 1995, 103, 2642.
42. Prezhdo, O. V.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 5863.
43. Prezhdo, O. V.; Rossky, P. J. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 5294.
44. Boero, M.; Parrinello, M.; Terakura, K.; Ikeshoji, T.; Liew, C. C. Phys. Rev. Lett. 2003, 81, 226403.
45. Jordan, K. D.; Wang, F. Annu. Rev. Phys. Chem. 2003, 54, 367.
46. Shin, J. W.; Hammer, N. I.; Diken, E. G.; Johnson, M. A.; Walters, R. S.; Jaeger, T. D.; Duncan, M. A.; Christie, R. A.; Jordan, K. D. Science 2004, 304, 1137.
47. Turi, L.; Sheu, W.-S.; Rossky, P. J. Science 2005, 309, 914.
48. Hart, E. J.; Boag, J. W. J. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 4090.
49. Keene, J. P. Nature 1963, 197, 147.
50. Kevan, L. Acc. Chem. Res. 1981, 14, 138.
51. Ge, N.-H.; Wong, C. M.; Lingle, R. L., Jr.; McNeill, J. D.; Gaffney, K. J.; Harris, C. B. Science 1998, 279, 202.
52. Miller, A. D.; Bezel, I.; Gaffney, K. J.; Garrett-Roe, S.; Liu, S. H.; Szymanski, P.; Harris, C. B. Science 2002, 297, 1163.
53. Stähler, J.; Bovensiepen, U.; Meyer, M.; Wolf, M. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 2180.
54. Bovensiepen, U.; Gahl, C.; Stähler, J.; Bockstedte, M.; Meyer, M.; Baletto, F.; Scandolo, S.; Zhu, X. Y.; Rubio, A.; Wolf, M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 979.
55. Onda, K.; Li, B.; Zhao, J.; Jordan, K. D.; Yang, J. L.; Petek, H. Science 2005, 308, 1154-1158.
56. Zhao, J.; Li, B.; Jordan, K. D.; Yang, J.; Petek, H. Phys. Rev. B 2006, 73, 195309.
57. Zhao, J.; Li, B.; Onda, K.; Feng, M.; Petek, H. Chem. Rev. 2006, 106, 4402-4427.
58. Craig, C. F.; Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 163001.
59. Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17998.
60. Koitaya, T.; Nakamura, H.; Yamashita, K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7236.
61. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15.
62. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
63. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1396.
64. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758.
65. Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953.
66. Minato, T.; Sainoo, Y.; Kim, Y.; Kato, H. S.; Aika, K.-I.; Kawai, M.; Zhao, J.; Petek, H.; Huang, T.; He, W.; Wang, B.; Wang, Z.; Zhao, Y.; Yang, J.; Hou, J. G. J. Chem. Phys. 2009, 130, 124502.
67. Li, B.; Zhao, J.; Onda, K.; Jordan, K. D.; Yang, J. L.; Petek, H. Science 2006, 311, 1436-1440.
68. Isborn, C.; Hrovat, D. A.; Borden, W. T.; Mayer, J. M.; Carpenter, B. K. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5794-5795.
69. Headrick, J. M.; Diken, E. G.; Walters, R. S.; Hammer, N. I.; Christie, R. A.; Cui, J.; Myshakin, E. M.; Duncan, M. A.; Johnson, M. A.; Jordan, K. D. Science 2005, 308, 1765-1769.
70. Roscioli, J. R.; McCunn, L. R.; Johnson, M. A. Science 2007, 316, 249-254.
71. Chakraborty, A.; Pak, M. V.; Hammes-Schiffer, S. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 153001.
72. Chakraborty, A.; Pak, M. V.; Hammes-Schiffer, S. J. Chem. Phys. 2008, 129, 014101.
73. See, A. K.; Thayer, M.; Bartynski, R. A. Phys. Rev. B 1993, 47, 13722.
74. Prezhdo, O. V.; Duncan, W. R.; Prezhdo, V. V. Prog. Surf. Sci. 2009, 84, 30.
75. Hendry, E.; Wang, F.; Shan, J.; Heinz, T. F.; Bonn, M. Phys. Rev. B 2004, 69, 081101.