Comparison of cluster formation, film structure, microwave conductivity, and photoelectrochemical properties of composites consisting of single-walled carbon nanotubes with C60, C70, and C84

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 114, Issue 7, 2010, Pages 3235-3247

  Tezuka, Noriyasu ^a   Umeyama, Tomokazu ^a   Seki, Shu ^b,c   Matano, Yoshihiro ^a   Nishi, Masayuki ^a   Hirao, Kazuyuki ^a   Imahori, Hiroshi ^a,d,e  

^a KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

^b OSAKA UNIVERSITY   (Japan)

^c JAPAN SCIENCE AND TECHNOLOGY AGENCY   (Japan)

^d KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

^e KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CLUSTER FORMATIONS; COMPOSITE CLUSTERS; DEPOSITED FILMS; ELECTRON HOPPING; ELECTRON TRANSFER; ELECTRON TRANSPORTATION; ELECTROPHORETIC DEPOSITIONS; FILM STRUCTURE; HIGH ELECTRON MOBILITY; HIGHER FULLERENES; INCIDENT PHOTON-TO-CURRENT EFFICIENCIES; MICROWAVE CONDUCTIVITY; MICROWAVE CONDUCTIVITY MEASUREMENT; MOLECULAR DEVICE; NANO-STRUCTURED; ORTHO-DICHLOROBENZENE; PHOTO-ELECTROCHEMICAL DEVICE; PHOTOCURRENT GENERATIONS; PHOTOELECTROCHEMICAL PROPERTIES; RADICAL ANIONS; SELECTIVE FORMATION; SINGLE COMPOSITES; SWNT COMPOSITES;

ACETONITRILE; CARBON NANOTUBES; COMPOSITE FILMS; ELECTRON MOBILITY; ELECTRONS; ELECTROPHORESIS; FREE RADICAL REACTIONS; FULLERENES; MICROWAVES;

SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES (SWCN);

EID: 77649132360     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp910832a     Document Type: Article

References (119)

1. Dresselhaus, M. S.; Dresselhaus, G.; Eklund, P. C. Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes; Academic Press: San Diego, CA, 1996.
2. Reich, S.; Thomsen, C.; Maultzsch, J. Carbon Nanotubes; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2004.
3. Applied Physics of Carbon Nanotubes; Rotkin, S. V., Subramoney, S., Eds.; Springer: Berlin, 2005.
4. Baughman, R. H.; Zakhidov, A. A.; de Heer, W. A. Science 2002, 297, 787.
5. Dai, H. J. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1035.
6. Ouyang, M.; Huang, J. L.; Lieber, C. M. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1018.
7. Avouris, P.; Chen, Z. H.; Perebeinos, V. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 605.
8. Katz, E.; Willner, I. ChemPhysChem 2004, 5, 1084.
9. Guldi, D. M.; Rahman, G. M. A.; Zerbetto, F.; Prato, M. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 871.
10. Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2834.
11. Avouris, P.; Freitag, M.; Perebeinos, V. Nat. Photonics 2008, 2, 341.
12. Umeyama, T.; Imahori, H. Energy Environ. Sci. 2008, 1, 120.
13. Sgobba, V.; Guldi, D. M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 165.
14. Ago, H.; Petritsch, K.; Shaffer, M. S. P.; Windle, A. H.; Friend, R. H. Adv. Mater. 1999, 11, 1281.
15. Star, A.; Stoddart, J. F.; Steuerman, D.; Diehl, M.; Boukai, A.; Wong, E. W.; Yang, X.; Chung, S.-W.; Choi, H.; Heath, J. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 1721.
16. Kymakis, E.; Amaratunga, G. A. J. Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 112.
17. Kymakis, E.; Alexandrou, I.; Amaratunga, G. A. J. J. Appl. Phys. 2003, 93, 1764.
18. Barazzouk, S.; Hotchandani, S.; Vinodgopal, K.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17015.
19. Hasobe, T.; Fukuzumi, S.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 25477.
20. Hecht, D. S.; Ramirez, R. J. A.; Briman, M.; Artukovic, E.; Chichak, K. S.; Stoddart, J. F.; Grüner, G. Nano Lett. 2006, 6, 2031.
21. Hu, L.; Zhao, Y. L.; Ryu, K.; Zhou, C.; Stoddart, J. F.; Grüner, G. Adv. Mater. 2008, 20, 939.
22. Umeyama, T.; Fujita, M.; Tezuka, N.; Kadota, N.; Matano, Y.; Yoshida, K.; Isoda, S.; Imahori, H. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 11484.
23. Guldi, D. M.; Rahman, G. M. A.; Prato, M.; Jux, N.; Qin, S.; Ford, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 2015.
24. Rahman, G. M. A.; Guldi, D. M.; Cagnoli, R.; Mucci, A.; Schenetti, L.; Vaccari, L.; Prato, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10051.
25. Rahman, G. M. A.; Troeger, A.; Sgobba, V.; Guldi, D. M.; Jux, N.; Balbino, D.; Tchoul, M. N.; Ford, W. T.; Mateo-Alonso, A.; Prato, M. Chem.-Eur. J. 2008, 14, 8837.
26. Sheeney-Haj-Ichia, L.; Basnar, B.; Willner, I. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 78.
27. Campidelli, S.; Ballesteros, B.; Filoramo, A.; Diaz, D. D.; Torre, G. D. L.; Torres, T.; Rahman, G. M. A.; Ehli, C.; Kiessling, D.; Werner, F.; Sgobba, V.; Guldi, D. M.; Cioffi, C.; Prato, M.; Bourgoin, J.-P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11503.
28. Arai, T.; Nobukuni, S.; Sandanayaka, A. S. D.; Ito, O. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 14493.
29. Fullerenes; Kadish, K. M., Ruoff, R. S., Eds.; Wiley Interscience: New York, 2000.
30. Fullerenes; Langa, F., Nierengarten, J.-F., Eds.; RSC Publishing: Cambridge, U.K., 2007.
31. Günes, S.; Neugebauer, H.; Sariciftci, N. S. Chem. Rev. 2007, 107, 1324.
32. Thompson, B. C.; Fréchet, J. M. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 58.
33. Imahori, H.; Fukuzumi, S. Adv. Funct. Mater. 2004, 14, 525.
34. Guldi, D. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11432.
35. Imahori, H. J. Mater. Chem. 2007, 17, 31.
36. Imahori, H.; Umeyama, T. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 9029.
37. Martín, N.; Sánchez, L.; IIIescas, B.; Pérez, I. Chem. Rev. 1998, 98, 2527.
38. Diederich, F.; Gómez-López, M. Chem. Soc. Rev. 1999, 28, 263.
39. Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 40.
40. Guldi, D. M. Chem. Soc. Rev. 2002, 31, 22.
41. Armaroli, N. Photochem. Photobiol. Sci. 2003, 2, 73.
42. Nierengarten, J.-F. New J. Chem. 2004, 28, 1177.
43. El-Khouly, M. E.; Ito, O.; Smith, P. M.; D'Souza, F. J. Photochem. Photobiol., C 2004, 5, 79.
44. Fukuzumi, S.; Kojima, T. J. Mater. Chem. 2008, 18, 1427.
45. Imahori, H.; Sakata, Y. Adv. Mater. 1997, 9, 537.
46. Imahori, H.; Sakata, Y. Eur. J. Org. Chem. 1999, 2445.
47. Imahori, H.; Mori, Y.; Matano, Y. J. Photochem. Photobiol., C 2003, 4, 51.
48. Imahori, H. Org. Biomol. Chem. 2004, 2, 1425.
49. Imahori, H. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2007, 80, 621.
50. Hasobe, T.; Kashiwagi, Y.; Absalom, M. A.; Sly, J.; Hosomizu, K.; Crossley, M. J.; Imahori, H.; Kamat, P. V.; Fukuzumi, S. Adv. Mater. 2004, 16, 975.
51. Hasobe, T.; Kamat, P. V.; Absalom, M. A.; Kashiwagi, Y.; Sly, J.; Crossley, M. J.; Hosomizu, K.; Imahori, H.; Fukuzumi, S. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 12865.
52. Hasobe, T.; Kamat, P. V.; Troiani, V.; Solladie, N.; Ahn, T. K.; Kim, S. K.; Kim, D.; Kongkanand, A.; Kuwabata, S.; Fukuzumi, S. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19.
53. Umeyama, T.; Takamatsu, T.; Tezuka, N.; Matano, Y.; Araki, Y.; Wada, T.; Yoshikawa, O.; Sagawa, T.; Yoshikawa, S.; Imahori, H. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 10819.
54. Hasobe, T.; Imahori, H.; Kamat, P. V.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14962.
55. Hasobe, T.; Imahori, H.; Kamat, P. V.; Ahn, T. K.; Kim, S. K.; Kim, D.; Fujimoto, A.; Hirakawa, T.; Fukuzumi, S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1216.
56. Kang, S.; Umeyama, T.; Ueda, M.; Matano, Y.; Hotta, H.; Yoshida, K.; Isoda, S.; Shiro, M.; Imahori, H. Adv. Mater. 2006, 18, 2549.
57. Imahori, H.; Ueda, M.; Kang, S.; Hayashi, H.; Hayashi, S.; Kaji, H.; Seki, S.; Saeki, A.; Tagawa, S.; Umeyama, T.; Matano, Y.; Yoshida, K.; Isoda, S.; Shiro, M.; Tkachenko, N. V.; Lemmetyinen, H. Chem.-Eur. J. 2007, 13, 10182.
58. Kira, A.; Tanaka, M.; Umeyama, T.; Matano, Y.; Yoshimoto, N.; Zhang, Y.; Ye, S.; Lehtivuori, H.; Tkachenko, N. V.; Lemmetyinen, H.; Imahori, H. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 13618.
59. Kira, A.; Umeyama, T.; Matano, Y.; Yoshida, K.; Isoda, S.; Park, J.-K.; Kim, D.; Imahori, H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3198.
60. Hayashi, H.; Kira, A.; Umeyama, T.; Matano, Y.; Charoensirithavorn, P.; Sagawa, T.; Yoshikawa, S.; Tkachenko, N. V.; Lemmetyinen, H.; Imahori, H. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 10798.
61. Umeyama, T.; Tezuka, N.; Fujita, M.; Hayashi, S.; Kadota, N.; Matano, Y.; Imahori, H. Chem.-Eur. J. 2008, 14, 4875.
62. Li, C.; Chen, Y.; Wang, Y.; Iqbal, Z.; Chhowalla, M.; Mitra, S. J. Mater. Chem. 2007, 17, 2406.
63. Li, C.; Mitra, S. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 253112.
64. Hirsch, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 1853.
65. Sun, Y. P.; Fu, K. F.; Lin, Y.; Huang, W. J. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1096.
66. Dyke, C. A.; Tour, J. M. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 11151.
67. Tasis, D.; Tagmatarchis, N.; Bianco, A.; Prato, M. Chem. Rev. 2006, 106, 1105.
68. Liu, J.; Rinzler, A. G.; Dai, H.; Hafner, J. H.; Bradley, R. K.; Boul, P. J.; Lu, A.; Iverson, T.; Shelimov, K.; Huffman, C. B.; Rodriguez- Macias, F.; Shon, Y.-S.; Lee, T. R.; Colbert, D. T.; Smalley, R. E. Science 1998, 280, 1253.
69. Chen, J.; Hamon, M. A.; Hu, H.; Chen, Y.; Rao, M. A.; Eklund, P. C.; Haddon, R. C. Science 1998, 282, 95.
70. 70 and f-SWNT have been reported: Umeyama, T.; Tezuka, N.; Seki, S.; Matano, Y.; Nishi, M.; Hirao, K.; Lehtivuori, H.; Tkachenko, N. V.; Lemmetyinen, H.; Nakao, Y.; Sakaki, S.; Imahori, H. Adv. Mater. DOI: 10.1002/adma.200903056.
71. 72-74 Smith, B. W.; Monthioux, M.; Luzzi, D. E. Nature 1998, 396, 323.
72. Hirahara, K.; Suenaga, K.; Bandow, S.; Kato, H.; Okazaki, T.; Shinohara, H.; Iijima, S. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 5384.
73. Kataura, H.; Maniwa, Y.; Abe, M.; Fujiwara, A.; Kodama, T.; Kikuchi, K.; Imahori, H.; Misaki, Y.; Suzuki, S.; Achiba, Y. Appl. Phys. A 2002, 74, 349.
74. Simon, F.; Kuzmany, H.; Nafradi, B.; Feher, T.; Forro, L.; Fulop, F.; Janossy, A.; Korecz, L.; Rockenbauer, A.; Hauke, F.; Hirsch, A. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 136801.
75. Takaguchi, Y.; Tamura, M.; Sako, Y.; Yanagimoto, Y.; Tsuboi, S.; Uchida, T.; Shimamura, K.; Kimura, S.; Wakahara, T.; Maeda, Y.; Akasaka, T. Chem. Lett. 2005, 34, 1608.
76. Guldi, D. M.; Menna, E.; Maggini, M.; Marcaccio, M.; Paolucci, D.; Paolucci, F.; Campidelli, S.; Prato, M.; Rahman, G. M. A.; Schergna, S. Chem.-Eur. J. 2006, 12, 3975.
77. Delgado, J. L.; Cruz, P.; Urbina, A.; Navarrete, J. T. L.; Casado, J.; Langa, F. Carbon 2007, 45, 2250.
78. D'Souza, F.; Chitta, R.; Sandanayaka, A. S. D.; Subbaiyan, N. K.; D'Souza, L.; Araki, Y.; Ito, O. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15865.
79. Chaudhary, S.; Lu, H.; Müller, A. M.; Bardeen, C. J.; Ozkan, M. Nano Lett. 2007, 7, 1973.
80. Berson, S.; de Bettignies, R.; Bailly, S.; Guillerez, S.; Jousselme, B. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 3363.
81. Liu, L.; Stanchina, WE.; Li, G. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 233309.
82. Sivaraman, N.; Dhamodaran, R.; Kaliappan, I.; Srinivasan, T. G.; Vasudeva Rao, P. R.; Mathews, C. K. Fullerene Sci. Technol. 1994, 2, 233.
83. Grozema, F. C.; Siebbeles, L. D. A.; Warman, J. M.; Seki, S.; Tagawa, S.; Scherf, U. Adv. Mater. 2002, 14, 228.
84. Saeki, A.; Seki, S.; Koizumi, Y.; Sunagawa, T.; Ushida, K.; Tagawa, S. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 10015.
85. Amaya, T.; Seki, S.; Moriuchi, T.; Nakamoto, K.; Nakata, T.; Sakane, H.; Saeki, A.; Tagawa, S.; Hirao, T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 408.
86. Ajie, H.; Alvarez, M. M.; Anz, S. J.; Beck, R. D.; Diederich, F.; Fostiropoulos, K.; Huffman, D. R.; Krätschmer, W.; Rubin, Y.; Schriver, K. E.; Sensharma, D.; Whetten, R. L. J. Phys. Chem. 1990, 94, 8630.
87. Sun, Y.-P.; Bunker, C. E. Nature 1993, 365, 398.
88. Wang, Y.-M.; Kamat, P. V.; Patterson, L. K. J. Phys. Chem. 1993, 97, 8793.
89. Sun, Y.-P.; Bunker, C. E. Chem. Mater. 1994, 6, 578.
90. Ghosh, H. N.; Sapre, A. V.; Mittal, J. P. J. Phys. Chem. 1996, 100, 9439.
91. Alargova, R. G.; Deguchi, S.; Tsujii, K. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10460.
92. Nath, S.; Pal, H.; Sapre, A. V. Chem. Phys. Lett. 2002, 360, 422.
93. Datta, K.; Mukherjee, A. K. J. Chem. Phys. 2006, 124, 144509.
94. O'Connell, M. J.; Bachilo, S. M.; Huffman, C. B.; Moore, V. C.; Strano, M. S.; Haroz, E. H.; Rialon, K. L.; Boul, P. J.; Noo, W. H.; Kittrell, C.; Ma, J.; Hauge, R. H.; Weisman, R. B.; Smalley, R. E. Science 2002, 297, 593.
95. Bachilo, S. M.; Strano, M. S.; Kittrell, C.; Hauge, R. H.; Smalley, R. E.; Weisman, R. B. Science 2002, 298, 2361.
96. Diederich, F.; Ettl, R.; Rubin, Y.; Whetten, R. L.; Beck, R.; Alvarez, M.; Anz, S.; Sensharma, D.; Wudl, F.; Khemani, K. C.; Koch, A. Science 1991, 252, 548.
97. Kikuchi, K.; Nakahara, N.; Honda, M.; Suzuki, S.; Saito, K.; Shiromaru, H.; Yamauchi, K.; Ikemoto, I.; Kuramochi, T.; Hino, S.; Achiba, Y. Chem. Lett. 1991, 1607.
98. Sauvé, G.; Kamat, P. V.; Ruoff, R. S. J. Phys. Chem. 1995, 99, 2162.
99. Cho, H. S.; Ahn, T. K.; Yang, S. I.; Jin, S. M.; Kim, D.; Kim, S. K.; Kim, H. D. Chem. Phys. Lett. 2003, 375, 292.
100. Manolopoulos, D. E.; Fowler, P. W. J. Chem. Phys. 1992, 96, 7603.
101. Kikuchi, K.; Nakahara, N.; Wakabayashi, T.; Suzuki, S.; Shiromaru, H.; Miyake, Y.; Saito, K.; Ikemoto, I.; Kainosho, M.; Achiba, Y. Nature 1992, 357, 142.
102. Manolopoulos, D. E.; Fowler, P. W.; Taylor, R.; Kroto, H. W.; Walton, D. R. M. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1992, 88, 3117.
103. Dennis, T. J. S.; Kai, T.; Tomiyama, T.; Shinohara, H. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1998, 619.
104. Dennis, T. J. S.; Kai, T.; Asato, K.; Tomiyama, T.; Shinohara, H.; Yoshida, T.; Kobayashi, Y.; Ishiwatari, H.; Miyake, Y.; Kikuchi, K.; Achiba, Y. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 8747.
105. 99.
106. The X-ray diffraction analyses on the deposited cluster films indicated that inner structures of the clusters are rather amorphous or any existing crystallites in the clusters are too small to be detected.
107. Haddon, R. C.; Perel, A. S.; Morris, R. C.; Palstra, T. T. M.; Hebard, A. F.; Fleming, R. M. Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 121.
108. Haddon, R. C. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 3041.
109. Shibata, K.; Kubozono, Y.; Kanbara, T.; Hosokawa, T.; Fujiwara, A.; Ito, Y.; Shinohara, H. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 2572.
110. 70) radical anion to the CB of the semiconducting SWNT, thereby contributing the photocurrent generation: Okazaki, K.-i.; Nakato, Y.; Murakoshi, K. Phys. Rev. B 2003, 68, 035434.
111. Arbogast, J. W.; Foote, C. S. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8886.
112. Wasielewski, M. R.; O'Neil, M. P.; Lykke, K. R.; Pellin, M. J.; Gruen, D. M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2774.
113. Allemand, P.-M.; Koch, A.; Wudl, F.; Rubin, Y.; Diederich, F.; Alvarez, M. M.; Anz, S. J.; Whetten, R. L. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 1050.
114. Kamat, P. V.; Barazzouk, S.; Thomas, K. G.; Hotchandani, S. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 4014.
115. 61, 70.
116. Lee, M.; Song, O.-K.; Seo, J.-C.; Kim, D.; Suh, Y. D.; Jin, S. M.; Kim, S. K. Chem. Phys. Lett. 1992, 196, 325.
117. 99 we only considered the singlet excited state for the photocurrent generation.
118. Meier, M. S.; Guarr, T. F.; Selegue, J. P.; Vance, V. K. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1993, 63.
119. Boulas, P.; Jones, M. T.; Kadish, K. M.; Ruoff, R. S.; Lorents, D. C.; Tse, D. S. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 9393.