The unusually stable B100 Fullerene, structural transitions in boron nanostructures, and a comparative study of α- and γ-boron and sheets

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 114, Issue 10, 2010, Pages 4362-4375

  Zdogan C O ^a   Mukhopadhyay, S ^b   Hayami, W ^c   Guvenc Z B ^a   Pandey, R ^b   Boustani, S ^d  

^a Ç Ankaya University   (Turkey)

^b MICHIGAN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (United States)

^c NATIONAL INSTITUTE FOR MATERIALS SCIENCE   (Japan)

^d UNIVERSITY OF WUPPERTAL   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO; COMPARATIVE STUDIES; DENSITY-FUNCTIONAL METHODS; PERIODIC SYSTEM; QUANTUM CHEMICAL; RING SYSTEMS; STRUCTURAL TRANSITIONS;

BORON; BORON COMPOUNDS; FULLERENES;

SYSTEM STABILITY;

EID: 77949469926     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp911641u     Document Type: Article

References (126)

1. Oganov, A. R.; Chen, J.-H.; Gatti, C.; Ma, Y.-Z.; Ma, Y.-M.; Glass, C. W.; Liu, Z.-X.; Yu, T.; Kurakevych, O. O.; Solozhenko, V. L. Nature 2009, 457, 863.
2. Yu, E.; Dubrovinsky, L.; Dubrovinskaia, N.; Miyajima, N.; Filinchuk, Y.; Chernyshov, D.; Dmitriev, V. Sci. Technol. Adv. Mater. 2008, 9, 044209.
3. Boustani, I. Phys. Rev. B 1997, 55, 16426.
4. Boustani, I. Surf. Sci. 1997, 370, 355.
5. Lau, K. C.; Pandey, R. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2906.
6. Boustani, I.; Quandt, A.; Hernandez, E.; Rubio, A. J. Chem. Phys. 1999, 110, 3176.
7. Tang, H.; Ismail-Beigi, S. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 115501.
8. Szwacki, N. G.; Sadrzadeh, A.; Yakobson, B. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 166804.
9. Sadrzadeh, A.; Pupysheva, O.; Singh, A. K.; Yakobson, B. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 13679.
10. Prased, D. L. V. K.; Jemmis, E. D. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 165504.
11. Mukhopadhyay, S.; He, H.; Pandey, R.; Yap, Y. K.; Boustani, I. J. Phys.: Conf. Ser. 2009, 176, 012028.
12. Kunstmann, J.; Quandt, A. Chem. Phys. Lett. 2005, 402, 21.
13. Zhang, Y.; Ago, H.; Yumura, M.; Ohshima, S.; Uchida, K.; Komatsu, T.; Iijima, S. Chem. Phys. Lett. 2004, 385, 177.
14. Tian, J.; Cai, J.; Hui, C.; Zhang, C.; Bao, L.; Gao, M.; Shen, C.; Gao, H. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 122105.
15. Wang, Z.; Shimizu, Y.; Sasaki, T.; Kawaguchi, K.; Kimura, K.; Koshizaki, N. Chem. Phys. Lett. 2003, 368, 663.
16. Xu, T. T.; Zheng, J.-G.; Wu, N.; Nicholls, A. W.; Roth, J. R.; Dikin, D. A.; Ruoff, R. S. Nano Lett. 2004, 4, 963.
17. Ding, Y.; Yang, X.; Ni, J. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 043107.
18. Boustani, I.; Quandt, A.; Kramer, P. Europhys. Lett. 1996, 36, 583.
19. Sabra, M. K.; Boustani, I. Europhys. Lett. 1998, 42, 611.
20. Fujimori, M.; Nakata, T.; Nakayama, T.; Nishibori, E.; Kimura, K.; Takata, M.; Sakata, M. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 4452.
21. Masago, A.; Shirai, K.; Katayama-Yoshida, H. Phys. Rev. B 2006, 73, 104102.
22. van Setten, M. J.; Uijttewaal, M. A.; de Wijs, G. A.; de Groot, R. A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2458.
23. Widom, M.; Mihalkovic, M. Phys. Rev. B 2008, 77, 064113.
24. Ogitsu, T.; Gygi, F.; Reed, J.; Motome, Y.; Schwegler, E.; Galli, G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1903.
25. Slack, G. A.; Hejna, C. I.; Garbauskas, M. F.; Kasper, J. S. J. Solid State Chem. 1988, 76, 523.
26. Jemmis, E. D.; Balakrishnarajan, M. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4324.
27. Boron and Refractory Borides; Matkovich, V. I., Ed.; Sprinegr-Verlag: Berlin, Heidelberg, New York, 1977.
28. Hayami, W.; Otani, S. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 688.
29. Wentorf, R. H. Science 1965, 147, 49.
30. Yu, E.; Dubrovinsky, L.; Dubrovinskaia, N.; Filinchuk, Y.; Chernyshov, D.; Dmitriev, V.; Miyajima, N.; El Goresy, A.; Braun, H. F.; Van Smaalen, S.; Kantor, I.; Kantor, A.; Prakapenka, V.; Hanfland, M.; Mikhaylushkin, A. S.; Abrikosov, I. A.; Simak, S. I. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 185501.
31. Boustani, I. Int. J. Quantum Chem. 1994, 52, 1081.
32. Boustani, I.; Quandt, A. Europhys. Lett. 1997, 39, 527.
33. Ricca, A.; Bauschlicher, C. W., Jr. Chem. Phys. 1996, 208, 233.
34. Jin, H. W.; Li, Q. S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 1110.
35. Li, Q. S.; Jin, H. W. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 7042.
36. Li, Q. S.; Jin, Q.; Luo, Q.; Tang, A. C.; Yu, J. K.; Zhang, H. X. Int. J. Quantum Chem. 2003, 94, 269.
37. Li, Q. S.; Gong, L.-F.; Gao, Z.-M. Chem. Phys. Lett. 2004, 390, 220.
38. Atiş, M.;Özdoǧan, C.; Güvenç, Z. B. Int. J. Quantum Chem. 2007, 107, 729.
39. Atiş, M.;Ö zdoǧan, C.; Güvenç, Z. B. Chin. J. Chem. Phys. 2009, 22, 380.
40. Lau, K. C.; Deshpande, M.; Pandey, R. Int. J. Quantum Chem. 2005, 102, 656.
41. Hu, X.; Gu, F.; S Li, Q. Prog. Nat. Sci. 1998, 8, 57.
42. Gu, F. L.; Yang, X.; Tang, A.-C.; Jiao, H.; Schleyer, P. v. R. J. Comput. Chem. 1998, 19, 203.
43. Aihara, J.-I.; Kanno, H.; Ishada, T. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13324.
44. Fowler, J. E.; Ugalde, J. M. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 397.
45. Kiran, B.; Kumar, G. G.; Nguyen, M. T.; Kandalam, A. K.; Jena, P. Inorg. Chem. 2009, 48, 9965.
46. Aihara, J.-I. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 5486.
47. Cao, P.-L.; Zhao, W.; Li, B.-X.; Song, B.; Zhou, X.-Y. J. Phys.: Condens. Matter 2001, 13, 5065.
48. Zhai, H. J.; Kiran, B.; Li, J.; Wang, L. S. Nat. Mater. 2003, 2, 827.
49. Zhai, H.-J.; Wang, L. S.; Alexandrova, A. N.; Boldyrev, A. I.; Zakrzewski, V. G. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 9319.
50. Zhai, H.-J.; Wang, L. S.; Alexandrova, A. N.; Boldyrev, A. I. J. Chem. Phys. 2002, 117, 7917.
51. Alexandrova, A. N.; Boldyrev, A. I.; Zhai, H.-J.; Wang, L. S.; Steiner, E.; Fowler, P. W. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1359.
52. Alexandrova, A. N.; Boldyrev, A. I.; Zhai, H.-J.; Wang, L. S. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 3509.
53. Zhai, H.-J.; Alexandrova, A. N.; Birch, K. A.; Boldyrev, A. I.; Wang, L. S. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2003, 42, 6004.
54. Alexandrova, A. N.; Boldyrev, A. I.; Zhai, H.-J.; Wang, L. S. Coord. Chem. Rev. 2006, 250, 2811.
55. Hohenberg, P.; Kohn, W. Phys. Rev. B 1964, 136, 864.
56. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. A 1965, 140, 1133.
57. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1998, 38, 3089.
58. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
59. Guest, M. F.; Bush, I. J.; van Dam, H. J. J.; Sherwood, P.; Thomas, J. M. H.; van Lenthe, J. H.; Havenith, R. W. A.; Kendrick, J. Mol. Phys. 2005, 103, 719.
60. Frisch, M. J.; et al. Gaussian 03, revision B.03; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
61. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 47, 558; 48, 13115.
62. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15;
63. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
64. Teter, M. P.; Payen, M. C.; Allan, D. C. Phys. Rev. B 1989, 40, 12255.
65. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244.
66. 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.
67. Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953.
68. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758.
69. Quandt, A.; Özdoǧan, C.; Kunstmann, J.; Fehske, H. Nanotechnology 2008, 19, 335707.
70. CPMD, http://www.cpmd.org/, Copyright IBM Corp 1990-2008, Copyright MPI für Festkörperforschung Stuttgart 1997-2001.
71. Marx, D.; Hutter, J. NIC Series; John von Neumann Institute for Computing: Jülich, Germany, 2000; Vol.1, pp 301-449.
72. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471.
73. Troullier, N.; Martins, J. L. Phys. Rev. B 1991, 43, 1993.
74. Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188.
75. CRC, Handbook of Chemistry and Physics; Lide, D. R., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1995.
76. Golikova, O. A.; Solovev, N. E.; Ugai, Y. A.; Feigelman, V. A. J. Less-Common Met. 1981, 82, 362.
77. Horn, F. H. J. Appl. Phys. 1959, 30, 1611.
78. Solozhenko, V. L.; Kurakevych, O. O.; Oganov, A. R. J. Superhard Mater. 2008, 30, 84.
79. Jiang, C.; Lin, Z.; Zhang, J.; Zhao, Y. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 191906.
80. Dubrovinskaia, N.; Dubrovinsky, L.; Yu, E.; Filinchuk, Y.; Chernyshov, D.; Dmitriev, V.; Mikhaylushkin, A. S.; Abrikosov, I. A.; Simak, S. I. arXiv:0907.1900.
81. Oganov, A. R.; Chen, J.-H.; Gatti, C.; Ma, Y.-Z.; Ma, Y.-M.; Glass, C. W.; Liu, Z.-X.; Yu, T.; Kurakevych, O. O.; Solozhenko V. L. arXiv: 0908.0489.
82. Henkelman, G.; Arnaldsson, A.; Jónsson, H. Comput. Mater. Sci. 2006, 36, 254.
83. Evans, M. H.; Joannopoulos, J. D.; Pantelides, S. T. Phys. Rev. B 2005, 72, 045434.
84. Cabria, I.; Alonso, J. A.; Lopez, M. J. Phys. Status Solidi A 2006, 203, 1105.
85. Kunstmann, J.; Quandt, A. Phys. Rev. B 2006, 74, 035413.
86. Boustani, I.; Quandt, A. Comput. Mater. Sci. 1998, 11, 132.
87. Lau, K. C.; Pandey, R. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2906.
88. Yang, X.; Ding, Y.; Ni, J. Phys. Rev. B 2008, 77, 041402(R).
89. Lau, K. C.; Pandey, R. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 10217.
90. Boustani, I. J. Solid State Chem. 1997, 133, 182.
91. Yan, Q.-B.; Zheng, Q.-R.; Su, G. Phys. Rev. B 2008, 77, 224106.
92. Liu, A. Y.; Zope, R. R.; Pederson, M. R. Phys. Rev. B 2008, 78, 155422.
93. Yan, Q.-B.; Sheng, X.-L.; Zheng, Q.-R.; Zhang, L.-Z.; Su, G. Phys. Rev. B 2008, 78, 201401(R).
94. Szwacki, N. G. Nanoscale Res. Lett. 2008, 3, 49.
95. Zope, R. R.; Baruah, T.; Lau, K. C.; Liu, A. Y.; Pederson, M. R.; Dunlap, B. I. Phys. Rev. B 2009, 79, 161403(R).
96. Zope, R. R. Europhys. Lett. 2009, 85, 68005.
97. Boustani, I.; Rubio, A.; Alonso, J. A. Chem. Phys. Lett. 1999, 311, 21.
98. He, H.; Pandey, R.; Boustani, I.; Karna S. J. Phys. Chem. C, in press.
99. Chacko, S.; Kanhere, D. G.; Boustani, I. Phys. Rev. B 2003, 68, 035414.
100. Kunstmann, J.; Quandt, A.; Boustani, I. Nanotechnology 2007, 18, 155703.
101. Lau, K. C.; Pati, R.; Pandey, R.; Pineda, A. C. Chem. Phys. Lett. 2006, 418, 549.
102. Singh, A. K.; Sadrzadeh, A.; Yakobson, B. I. Nano Lett. 2008, 8, 1314.
103. Sebetci, A.; Mete, E.; Boustani, I. J. Phys. Chem. Solids 2008, 69, 2004.
104. Lau, K. C.; Orlando, R.; Pandey, R. J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20, 125202.
105. Boustani, I.; Quandt, A.; Rubio, A. J. Solid State Chem. 2000, 154, 269.
106. Ciuparu, D.; Klie, R. F.; Zhu, Y.; Pfefferle, L. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3967.
107. Tian, F.-Y.; Wang, Y.-X. J. Chem. Phys. 2008, 129, 024903.
108. Kiran, B.; Bulusu, S.; Zhai, H.-J.; Yoo, S.; Zeng, X. C.; Wang, L. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 961.
109. Marques, M. A. L.; Botti, S. J. Chem. Phys. 2005, 123, 014310.
110. Lau, K. C.; Pandey, R. Comput. Lett. 2005, 1, 259.
111. An, W.; Bulusu, S.; Gao, Y.; Zeng, X. C. J. Chem. Phys. 2006, 124, 154310.
112. Oger, E.; Crawford, N. R. M.; Kelting, R.; Weis, P.; Kappes, M. M.; Ahlrichs, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 8503.
113. Hsing, C. R.; Wei, C. M.; Drummond, N. D.; Needs, R. J. Phys. Rev. B 2009, 79, 245401.
114. Boustani, I. Chem. Phys. Lett. 1995, 233, 273.
115. Botti, S.; Castro, A.; Lathiotakis, N. N.; Andrade, X.; Marques, M. A. L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 4523.
116. Reis, H.; Papadopoulos, M. G.; Boustani, I. Int. J. Quantum Chem. 2000, 78, 131.
117. Zope, R. R.; Baruah, T. Phys. Rev. B 2009, 80, 033410.
118. Lau, K. C.; Pandey, R.; Pati, R.; Karna, S. P. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 212111.
119. He, H.; Pandey, R.; Boustani, I.; Karna, S. Proceedings of the 8th IEEE Conference on Nanotechnology, Aug 18-21, 2008; p 500.
120. Li, G. Q. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 193116.
121. Johansson, M. P. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 524.
122. Bean, D. E.; Fowler, P. W. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 15569.
123. Schleyer, P. v. R.; Maerker, C.; Dransfeld, A.; Jiao, H.; van Eikema Hommes, N. J. R. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 6317.
124. Zhao, Y.-Y.; Zhang, M.-Y.; Chen, B.-G.; Zhang, J.; Sun, C.-C. THEOCHEM 2006, 759, 25.
125. Er, S.; de Wijs, G. A.; Brocks, G. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 18962.
126. http://siber.cankaya.edu.tr/boron/.