Structures, Stabilities and Electronic Properties of Endo- and Exohedral Dodecahedral Silsesquioxane (T 12-POSS) Nanosized Complexes with Atomic and Ionic Species

Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials

Volumn 20, Issue 3, 2010, Pages 424-444

  Hossain, Delwar ^a,b   Hagelberg, Frank ^c   Saebo, Svein ^a   Pittman Jr , Charles U ^a  

^a MISSISSIPPI STATE UNIVERSITY   (United States)

^b MISSISSIPPI STATE UNIVERSITY   (United States)

^c EAST TENNESSEE STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

Density functional theory; Dodecahedral silsesquioxane; Electronic structure; Host guest chemistry; Nanocages; T 12 POSS

Indexed keywords

ALKALI METAL CATIONS; BASIS SETS; CAGE GEOMETRY; CAGE SYMMETRY; EMPTY-CAGE; ENDOHEDRAL COMPLEXES; ENDOHEDRALS; HOST-GUEST CHEMISTRY; IONIC SPECIES; ISOLATED SPECIES; MINIMUM-ENERGY STRUCTURES; NANO-SIZED; NANOCAGES; NOBLE GAS; OXYGEN ATOM; POLYHEDRAL OLIGOMERIC SILSESQUIOXANES; SILSESQUIOXANES; T 12-POSS;

ARGON; ATOMS; BROMINE; CHLORINE; COMPLEXATION; ELECTRONIC PROPERTIES; ELECTRONIC STRUCTURE; INERT GASES; IONIZATION OF GASES; IONIZATION POTENTIAL; IONS; NEON; OLIGOMERS; OPTIMIZATION; OXYGEN;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 77956238289     PISSN: 15741443     EISSN: 15741451     Source Type: Journal    
DOI: 10.1007/s10904-010-9363-8     Document Type: Article

References (100)

1. G. Li, L. Wang, H. Ni, C. U. Pittman Jr., J. Inorg. Organomet. Polym. 11, 123 (2002).
2. P. A. Agaskar, W. G. Klemperer, Inorg. Chim. Acta 229, 355 (1995).
3. J. F. Brown Jr., L. H, Vogt Jr., J. Am. Chem. Soc. 87, 4313 (1965).
4. B. Dance, Semicond. Int. 24, 46 (2001).
5. F. J. Feher, K. D. Wyndham, Chem. Commun. 323 (1998).
6. G. Z. Li, L. Wang, H. Toghiani, T. L. Daulton, K. Koyama, C. U. Pittman Jr., Macromolecules 34, 8686 (2001).
7. G. Z. Li, L. Wang, H. Toghiani, T. L. Daulton, C. U. Pittman, Polymer 43, 4167 (2002).
8. H. Li, M. Eddaouddi, D. A. Richardson, O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 120, 8567 (1998).
9. N. Maxim, H. C. L. Abbenhuis, P. J. Stobbelaar, B. L. Mojet, R. R. van Santen, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 4473 (1999).
10. N. Maxim, P. C. M. M. Magusin, P. J. Kooyman, J. H. M. C. van Wolput, R. A. van Santen, H. C. L. Abbenhuis, Chem. Mater. 13, 2958 (2001).
11. K. Wada, K. Yamada, T. Kondo, T.-A. Mitsudo, Chem. Lett. 12 (2001).
12. M. H. Lamm, T. Chen, S. C. Glotzer, Nano Lett. 3, 989 (2003).
13. B. X. Fu, B. S. Hsiao, S. Pagola, P. Stephens, H. White, M. Rafailovich, J. Sokolov, P. T. Mather, H. G. Jeon, S. Philips, J. Lichtenhan, J. Schwab, Polymer 42, 599 (2001).
14. A. Romo-Uribe, P. T. Mather, T. S. Haddad, J. D. Lichtenhan, J. Polym. Sci. B- Polym. Phys 36, 1857 (1998).
15. B. X. Fu, B. S. Hsiao, H. White, M. Rafailovich, P. T. Mather, H. G. Jeon, S. Phillips, J. Lichtenhan, J. Schwab, Polym. Int. 49, 437 (2000).
16. A. Lee, J. D. J. Lichtenhan, Appl. Polym. Sci. 73, 1993 (1999).
17. T. S. Haddad, J. D. Lichtenhan, Macromolecules 29, 7302 (1996).
18. J. J. Schwab, J. D. Lichtenhan, Appl. Organomet. Chem. 12, 707 (1998).
19. R. Raj, R. Riedel, G. D. Soraru, J. Am. Ceram. Soc. 84, 2158 (2001).
20. H. C. L. Abbenhuis, Chem. Eur. J. 6, 25 (2000).
21. R. Ducateau, U. Cremer, R. J. Harmsen, S. I. Mohamud, C. L. Abbenhuis, R. Avan Saten, A. Meetsma, S. K.-H. Thiele, F. F. H. van Tol, M. Kranenburg, Organometallics 18, 5447 (1999).
22. M. C. Klunduk, T. Maschmeyer, J. M. Thomas, F. G. Johnson, Chem. Eur. J. 5, 1481 (1999).
23. P. P. Pescarmona, J. C. V. D. Waal, I. E. Maxwell, T. Maschmeyer, Angew. Chem. Int. Ed. 40, 740 (2000).
24. F. S. Xiao, Y. Han, Y. Yu, X. Meng, M. Yang, S. Wu, J. Am. Chem. Soc. 124, 888 (2002).
25. J. C. Liu, Appl. Organomet. Chem. 13, 295 (1999).
26. P. I. Coupar, P-A. Jaffres, R. E. Morris, J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2183 (1999).
27. P. V. Shanbhag, K. K. Sirkar, J. Appl. Polym. Sci. 69, 1263 (1998).
28. H. J. Murfee, T. P. S. Thomas, J. Greavas, B. Hong, Inorg. Chem. 39, 5209 (2000).
29. I. M. Saez et al. Chemistry (Weinheim an Der Bergstrasse, G., Chemistry (Weinheim an Der Bergstrasse, Germany), 7, 2758 (2001).
30. R. M. de Vos, H. J. Verweij, Membr. Sci. 143, 37 (1998).
31. F. Suzuki, K. Nakane, H. Yasuo, J. Membr. Sci. 104, 183 (1995).
32. X. Feng, P. Shao, R. Y. M. Huang, G. Jiang, R.-X. Xu, Sep. Purif. Technol. 27, 211 (2002).
33. C. McCusker, J. B. Carroll, V. M. Rotello, Chem. Commun. (Cambridge, UK, 2005), p. 996.
34. K.-H. Xiang, R. Pandey, U. C. Pernisz, C. Freeman, J. Phys. Chem. B 102, 8704 (1998).
35. W.-D. Cheng, K.-H. Xiang, R. Pandey, U. C. Pernisz, J. Phys. Chem. 104, 6737 (2000).
36. M. Päch, R. Stösser, J. Phys. Chem. A 101, 8360 (1997).
37. A. R. George, C. R. A. Catlow, Chem. Phys. Lett. 247, 408 (1995).
38. O. P. Charkin, N. M. Klimenko, D. Moran, A. M. Mebel, D. O. Charkin, P. V. R. Schleyer, Inorg. Chem. 40, 6913 (2001).
39. D. Moran, F. Stahl, E. D. Jemmis, H. F. Schaefer III, P. V. R. Schleyer, J. Phys. Chem. A 106, 5144 (2002).
40. Z. Chen, H. Jiao, D. Moran, A. Hirsch, W. Thiel, P. V. R. Schleyer, J. Phys. Chem. A 107, 2075 (2003).
41. P. V. R. Schleyer, K. Najafian, A. M. Mebel, Inorg. Chem. 37, 6765 (1998).
42. E. D. Jemmis, M. M. Balakrishnarajan, J. Am. Chem. Soc. 122, 7392 (2000).
43. E. D. Jemmis, E. G. Jayasree, Collect. Czech. Chem. Commun. 67, 965 (2002).
44. T. Weiske, H. Schwarz, A. Hirsch, T. Groesser, Chem. Phys. Lett. 199, 640 (1992).
45. H. R. Rose, I. G. Dance, K. J. Fisher, D. R. Smith, G. D. Willett, M. A. Wilson, Org. Mass Spectrom. 29, 470 (1994).
46. M. Buhl, W. Thiel, H. Jiao, P. V. R. Schleyer, M. Saunders, F. A. L. J. Anet, Am. Chem. Soc. 116, 6005 (1994).
47. M. Saunders, H. A. Jimenez-Vazquez, R. J. Cross, S. Mroczkowski, M. L. Gross, D. E. Giblin, R. J. Poreda, J. Am. Chem. Soc. 116, 2193 (1994).
48. H. Shinohara, Rep. Prog. Phys. 63, 843 (2000).
49. S. Irle, Y. Rubin, K. Morokuma, J. Phys. Chem. A 106, 680 (2002).
50. M. Saunders, R. J. Cross, H. A. Jimenez-Vazquez, R. Shimshi, A. Khong, Science (Washington, D. C.), 271, 1693 (1996).
51. A. R. Bassindale, M. Pourny, P. G. Taylor, M. B. Hursthouse, M. E. Light, Angew. Chem. Int. Ed. 42, 3488 (2003).
52. E. S. Anderson, J. D. Bodzin, S., S. T. Haddad, J. A. Boatz, M. J. Mabry, M. C. Connie, T. M. Bowers, Chem. Mater. 20, 299 (2008).
53. B. Tejerina, M. S. Gordon, M. J. Phys. Chem. B 106, 11764 (2002).
54. T. Kudo, M. Akasaka, S. M. Gordon, Theor. Chem. Acc. 120, 155 (2008).
55. T. Kudo, J. Phys. Chem. A 113, 12311 (2009).
56. E. C. Allen, K. J. Beers, Polymer 46, 569 (2005).
57. S. S. Park, C. Xiao, F. Hagelberg, D. Hossain, C. U. Pittman Jr., S. Saebo, J. Phys. Chem. A 108, 11260 (2004).
58. D. Hossain, C. U. Pittman Jr., S. Saebo, F. Hagelberg, J. Phys. Chem. C 111, 6199 (2007).
59. D. Hossain, C. U. Pittman Jr., F. Hagelberg, S. Saebo, J. Phys. Chem. C 112, 16070 (2008).
60. D. Hossain, S. R. Gwaltney, C. U. Pittman Jr., S. Saebo, Chem. Phys. Lett. 467, 348 (2009).
61. H.-C. Li, C. Y. Lee, C. McCabe, A. Striolo, M. Neurock, J. Phys. Chem. A 111, 3577 (2007).
62. T. Lin, C. He, Y. Xiao, J. Chem. Phys. B 107, 13788 (2003).
63. R. Franco, A. K. Kandalam, R. Pandy, U. C. Pernisz, J. Phys. Chem. B 106, 1709 (2002).
64. Y. Peng, C. McCabe, J. Theor. Comp. Nanosci. 1(4), 265 (2004).
65. F. M. Capaldi, M. C. Boyce, G. C. Rutledge, J. Chem. Phys. 124(21), 214709 (2006).
66. T. C. Ionescu, F. Qi, C. McCabe, H. Striolo, J. Keiffer, P. T. Cummings, J. Phys. Chem. B 110(6), 2502 (2006).
67. A. Striolo, C. McCabe, P. T. Cummings, J. Chem. Phys. 125(10), 104904 (2006).
68. Y. Peng, C. McCabe, Mol. Phys. 105(2-3), 261 (2007).
69. A. Striolo, C. McCabe, P. T. Cummings, E. R. Chan, S. C. Glotzer, J. Phys. Chem. B 111, 12248 (2007).
70. R. K. Bharadwaj, R. J. Berry, B. L. Farmer, Polymer 41(19), 7209 (2000).
71. S. Bizet, J. Galy, J. F. Gerard, Polymer 47(24), 8219 (2006).
72. R. R. Patel, R. Mohanraj, C. U. Pittman Jr., J. Polym. Sci. B Polym. Phys. 44(1), 234 (2006).
73. Y. Yani, M. H. Lamm, Polymer 50(5), 1324 (2009).
74. P. H. Lin, R. Khare, Macromolecules 42(12), 4319 (2009).
75. C. W. Earley, J. Phys. Chem. 98, 8693 (1994).
76. K. W. Toernroos, H.-B. Buergi, G. Calzaferri, H. Buergy, Acta Crystallogr. Sect. B Struct. Sci. B51, 155 (1995).
77. P. A. Agaskar, V. W. Day, W. G. Klemperer, J. Am. Chem. Soc. 109, 5554 (1987).
78. F. J. Feher, T. A. Budzichowski, J. Organomet. 153, 373 (1989).
79. C. Lee, W. Yang, R. G. Parr, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 37, 785 (1988).
80. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993).
81. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian 03; Gaussian 03 ed. (Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004).
82. PQS version 3. 1, P. Q. S., 2013 Green Acres Road, Fayetteville, AR 72703, USA.
83. K. Wolinski, J. F. Hinton, P. Pulay, J. Am. Chem. Soc. 112, 8251 (1990).
84. G. Schreckkenbach, T. Ziegler, J. Phys. Chem. 99, 606 (1995).
85. R. Ditchfield, J. Chem. Phys. 65, 3123 (1976).
86. J. R. Cheeseman, G. W. Trucks, T. Keith, M. J. Frisch, J. Phys. Chem. 104, 5497 (1996).
87. E. D. Glendening, A. E. Reed, J. E. Carpenter, F. Weinhold, NBO 4. M (University of Wisconson, Madison, 1993).
88. T. P. E. Heyde, H.-B. Burgi, H. Burgi, K. W. Tornroos, Chimia 45, 38 (1991).
89. A. J. M. de Man, J. Sauer, J. Phys. Chem. 100, 14828 (1996).
90. J. A. Tossell, J. Phys. Chem. 100, 5025 (1996).
91. A. Pasquarello, M. S. Hybertsen, R. Car, Phys. Rev. B 54, 2339 (1996).
92. R. J. Cross, M. Saunders, H. Prinzbach, Org. Lett. 1, 1479 (1999).
93. H. Jiao, R. Nagelkerke, H. A. Kurtz, R. V. Williams, W. T. Borden, P. V. R. Schleyer, J. Am. Chem. Soc. 119, 5921 (1997).
94. E. J. Huheey, A. E. Keiter, L. R. Keiter, Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity (Harper Collins, New York, USA, 1993).
95. E. Rehm, A. I. Boldyrev, P. V. R. Schleyer, Inorg. Chem. 31, 4831 (1992).
96. G. L. Gutsev, A. I. Boldyrev, Chem. Phys. Lett. 92, 262 (1982).
97. G. L. Gutsev, A. I. Boldyrev, Adv. Chem. Phys. 61, 169 (1985).
98. A. R. Bassindale, Y. L. Baukov, M. Borbaruah, S. J. Glynn, V. V. Negrebetsky, D. J. Parker, P. G. Taylor, R. Turtle, J. Organomet. Chem. 669, 154 (2003).
99. H. A. Jimenez-Vazquez, J. Tamariz, R. J. Cross, J. Phys. Chem. A 105, 1315 (2001).
100. M. A. James, P. M. Lord, Macmillan's Chemical and Physical Data (Macmillan, London, UK, 1992).