Endohedral metallofullerenes: Applications of a new class of carbonaceous nanomaterials

Nanoscience and Nanotechnology Letters

Volumn 2, Issue 2, 2010, Pages 65-72

  Dorn, Harry C ^a   Fatouros, Panos P ^b  

^a VIRGINIA POLYTECHNIC INSTITUTE AND STATE UNIVERSITY   (United States)

^b VIRGINIA COMMONWEALTH UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

Endohedral Metallofullerenes; Fullerenes; Magnetic Resonance Imaging Contrast Agents; Nanomaterials; Photovoltaics; Quantum Computing; Solar Cells

Indexed keywords

ENDOHEDRAL METALLOFULLERENES; MAGNETIC RESONANCE IMAGING CONTRAST AGENTS; NANO-MATERIALS; PHOTOVOLTAICS; QUANTUM COMPUTING;

FULLERENES; GADOLINIUM; GRAPHENE; HETEROJUNCTIONS; MEDICAL APPLICATIONS; NANOHORNS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; PHOTOVOLTAIC EFFECTS; QUANTUM COMPUTERS; QUANTUM THEORY; RESONANCE; SOLAR CELLS; SOLAR POWER GENERATION;

MAGNETIC RESONANCE IMAGING;

EID: 79952333547     PISSN: 19414900     EISSN: 19414919     Source Type: Journal    
DOI: 10.1166/nnl.2010.1080     Document Type: Article

References (110)

1. H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. Obrien, R. F. Curl, and R. E. Smalley, Nature 318, 162 (1985).
2. Y. Chai, T. Guo, C. M. Jin, R. E. Haufler, L. P. F. Chibante, J. Fure, L. H. Wang, J. M. Alford, and R. E. Smalley, J. Phys. Chem. 95, 7564 (1991).
3. H. Shinohara, H. Sato, Y. Saito, M. Ohkohchi, and Y. Ando, J. Phys. Chem. 96, 3571 (1992).
4. T. Wakahara, S. Okubo, M. Kondo, Y. Maeda, T. Akasaka, M. Waelchli, M. Kako, K. Kobayashi, S. Nagase, T. Kato, K. Yamamoto, X. Gao, E. Van Caemelbecke, and K. M. Kadish, Chem. Phys. Lett. 360, 235 (2002).
5. T. Wakahara, J. Kobayashi, M. Yamada, Y. Maeda, T. Tsuchiya, M. Okamura, T. Akasaka, M. Waelchli, K. Kobayashi, S. Nagase, T. Kato, M. Mako, K. Yamamoto, and K. M. Kadish, J. Am. Chem. Soc. 126, 4883 (2004).
6. T. Akasaka, T. Kono, Y. Takematsu, H. Nikawa, T. Nakahodo, T. Wakahara, M. O. Ishitsuka, T. Tsuchiya, Y. Maeda, M. T. H. Liu, K. Yoza, T. Kato, K. Yamamoto, N. Mizorogi, Z. Slanina, and S. Nagase, J. Am. Chem. Soc. 130, 12840 (2008).
7. C. R. Wang, T. Kai, T. Tomiyama, T. Yoshida, Y. Kobayashi, E. Nishibori, M. Takata, M. Sakata, and H. Shinohara, Nature 408, 426 (2000).
8. H. Kato, A. Taninaka, T. Sugai, and H. Shinohara, J. Am. Chem. Soc. 125, 7782 (2003).
9. X. Lu, H. Nikawa, T. Nakahodo, T. Tsuchiya, M. O. Ishitsuka, Y. Maeda, T. Akasaka, M. Toki, H. Sawa, Z. Slanina, N. Mizorogi, and S. Nagase, J. Am. Chem. Soc. 130, 9129 (2008).
10. B. Cao, H. Nikawa, T. Nakahodo, T. Tsuchiya, Y. Maeda, T. Akasaka, H. Sawa, Z. Slanina, N. Mizorogi, and S. Nagase, J. Am. Chem. Soc. 130, 983 (2008).
11. M. Yamada, T. Wakahara, T. Tsuchiya, Y. Maeda, T. Akasaka, N. Mizorogi, and S. Nagase, J. Phys. Chem. 112, 7627 (2008).
12. M. M. Olmstead, H. M. Lee, J. C. Duchamp, S. Stevenson, D. Marciu, and H. C. Dorn, Angew. Chem. Int. Ed. 42, 900 (2003).
13. M. M. Olmstead, A. Dias-de Bettencourt, J. C. Duchamp, S. Stevenson, D. Marciu, H. C. Dorn, and A. L. Balch, Angew. Chem. Int. Ed. 40, 1223 (2001).
14. S. Stevenson, P. W. Fowler, T. Heine, J. C. Duchamp, G. Rice, T. Glass, K. Harich, E. Hadju, R. Bible, and H. C. Dorn, Nature 408, 427 (2000).
15. S. Stevenson, G. Rice, T. Glass, K. Harich, F. Cromer, M. R. Jordan, J. Craft, E. Hadju, R. Bible, M. M. Olmstead, K. Maitra, A. J. Fisher, A. L. Balch, and H. C. Dorn, Nature 401, 55 (1999).
16. T. M. Zuo, L. S. Xu, C. M. Beavers, M. M. Olmstead, W. J. Fu, D. Crawford, A. L. Balch, and H. C. Dorn, J. Am. Chem. Soc. 130, 12992 (2008).
17. C. R. Wang, T. Kai, T. Tomiyama, T. Yoshida, Y. Kobayashi, E. Nishibori, M. Takata, M. Sakata, and H. Shinohara, Angew. Chem. Int. Ed. 40, 397 (2001).
18. K. Tan and X. Lu, Chem. Commun. 35, 4444 (2005).
19. T. Inoue, T. Tomiyama, T. Suagai, T. Okazaki, T. Suematsu, N. Fujii, H. Utsumi, K. Nojima, and H. Shinohara, J. Phys. Chem. B 108, 7573 (2004).
20. Y. Iiduka, T. Wakahara, T. Nakahodo, T. Tsuchiya, A. Sakuraba, Y. Maeda, T. Akasaka, K. Yoza, E. Horn, T. Kato, M. T. H. Liu, N. Mizorogi, K. Kobayashi, and S. Nagase, J. Am. Chem. Soc. 127, 12500 (2005).
21. Z. Q. Shi, X. Wu, C. R. Wang, X. Lu, and H. Shinohara, Angew. Chem. Int. Ed. 45, 2107 (2006).
22. H. Yang, C. Lu, Z. Liu, H. Jin, Y. Che, M. M. Olmstead, and A. L. Balch, J. Am. Chem. Soc. 130, 17296 (2008).
23. Y. Yamazaki, K. Nakajima, T. Wakahara, T. Tsuchiya, M. O. Ishitsuka, Y. Maeda, T. Akasaka, M. Waelchli, N. Mizoroki, and S. Nagase, Angew. Chem. Int. Ed. 47, 7905 (2008).
24. S. Stevenson, M. A. Mackey, M. A. Stuart, J. P. Phillips, M. L. Easterling, C. J. Chancellor, M. M. Olmstead, and A. L. Balch, J. Am. Chem. Soc. 130, 11844 (2008).
25. T. S. Wang, N. Chen, J. F. Xiang, B. Li, J. Y. Wu, W. Xu, L. Jiang, K. Tan, C. Y. Shu, X. Lu, and C. R. Wang, J. Am. Chem. Soc. 131, 16646 (2009).
26. L. Dunsch, S. Yang, L. Zhang, A. Svitova, S. Oswald, and A. A. Popov, J. Am. Chem. Soc. 132, 5413 (2010).
27. H. Shinohara, Rep. Prog. Phys. 63, 843 (2000).
28. T. Akasaka and T. Nagase (eds.), Endofullerenes: A New Family of Carbon Clusters, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, TN (2002), p. 227.
29. L. Dunsch and S. Yang, Small 3, 1298 (2007).
30. M. N. Chaur, F. Melin, A. L. Ortiz, and L. Echegoyen, Angew. Chem. Int. Ed. 48, 7514 (2009).
31. Z. X. Ge, J. C. Duchamp, T. Cai, H. W. Gibson, and H. C. Dorn, J. Am. Chem. Soc. 127, 16292 (2005).
32. S. Stevenson, K. Harich, H. Yu, R. R. Stephen, D. Heaps, C. Coumbe, and J. P. Phillips, J. Am. Chem. Soc. 128, 8829 (2006).
33. C. D. Angeli, T. Cai, J. C. Duchamp, J. E. Reid, E. S. Singer, H. W. Gibson, and H. C. Dorn, Chem. Mater. 20, 493 (2008).
34. O. Lukoyanova, C. M. Cardona, J. Rivera, L. Z. Lugo-Morales, C. J. Chancellor, M. M. Olmstead, A. Rodriguez-Fortea, J. M. Poblet, A. L. Balch, and L. Echegoyen, J. Am. Chem. Soc. 129, 10423 (2007).
35. T. Cai, L. Xu, C. Shu, H. A. Champion, J. E. Reid, C. Anklin, M. R. Anderson, H. W. Gibson, and H. C. Dorn, J. Am. Chem. Soc. 130, 2136 (2008).
36. J. R. Pinzon, C. M. Cardona, M. A. Herranz, M. E. Plonska- Brzezinska, A. Palkar, A. J. Athans, N. Martin, A. Rodriguez- Fortea, J. M. Poblet, G. Bottari, T. Torres, S. S. Gayathri, D. M. Guldi, and L. Echegoyen, Chem.-Eur. J. 15, 864 (2009).
37. C. M. Cardona, A. Kitaygorodskiy, and L. Echegoyen, J. Am. Chem. Soc. 127, 10448 (2005).
38. T. Cai, Z. Ge, E. B. Iezzi, T. E. Glass, K. Harich, H. W. Gibson, and H. C. Dorn, Chem. Commun. 28, 3594 (2005).
39. L. Echegoyen, C. J. Chancellor, C. M. Cardona, B. Elliott, J. Rivera, M. M. Olmstead, and A. L. Balch, Chem. Commun. 25, 2653 (2006).
40. T. Cai, C. Slebodnick, L. Xu, K. Harich, T. E. Glass, C. Chancellor, J. C. Fettinger, M. M. Olmstead, A. L. Balch, H. W. Gibson, and H. C. Dorn, J. Am. Chem. Soc. 128, 6486 (2006).
41. T. Cai, L. S. Xu, H. W. Gibson, H. C. Dorn, C. J. Chancellor, M. M. Olmstead, and A. L. Balch, J. Am. Chem. Soc. 129, 10795 (2007).
42. C. Y. Shu, T. Cai, L. S. Xu, T. M. Zuo, J. Reid, K. Harich, H. C. Dorn, and H. W. Gibson, J. Am. Chem. Soc. 129, 15710 (2007).
43. S. Stevenson, Y. Ling, C. E. Coumbe, M. A. Mackey, B. S. Confait, J. P. Phillips, H. C. Dorn, and Y. Zhang, J. Am. Chem. Soc. 131, 17780 (2009).
44. J. C. Duchamp, A. Demortier, K. R. Fletcher, D. Dorn, E. B. Iezzi, T. Glass, and H. C. Dorn, Chem. Phys. Lett. 375, 655 (2003).
45. T. Cai, L. Xu, M. R. Anderson, Z. Ge, T. Zuo, X. Wang, M. M. Olmstead, A. L. Balch, H. W. Gibson, and H. C. Dorn, J. Am. Chem. Soc. 128, 8581 (2006).
46. M. Krause and L. Dunsch, Angew. Chem. Int. Ed. 44, 1557 (2005).
47. M. N. Chaur, F. Melin, B. Elliott, A. J. Athans, K. Walker, B. C. Holloway, and L. Echegoyen, J. Am. Chem. Soc. 129, 14826 (2007).
48. M. Krause, J. Wong, and L. Dunsch, Chem. Eur. J. 11, 706 (2005).
49. S. F. Yang and L. Dunsch, J. Phys. Chem. B 109, 12320 (2005).
50. C. M. Beavers, T. Zuo, J. C. Duchamp, K. Harich, H. C. Dorn, M. M. Olmstead, and A. L. Balch, J. Am. Chem. Soc. 128, 11352 (2006).
51. T. M. Zuo, C. M. Beavers, J. C. Duchamp, A. Campbell, H. C. Dorn, M. M. Olmstead, and A. L. Balch, J. Am. Chem. Soc. 129, 2035 (2007).
52. F. Melin, M. N. Chaur, S. Engmann, B. Elliott, A. Kumbhar, A. J. Athans, and L. Echegoyen, Angew. Chem. Int. Ed. 46, 9032 (2007).
53. M. N. Chaur, F. Melin, B. Elliott, A. Kumbhar, A. J. Athans, and L. Echegoyen, Chem. Eur. J. 14, 4594 (2008).
54. M. N. Chaur, F. Melin, J. Ashby, B. Elliott, A. Kumbhar, A. M. Rao, and L. Echegoyen, Chem. Eur. J. 14, 8213 (2008).
55. S. Stevenson, J. P. Phillips, J. E. Reid, M. M. Olmstead, S. P. Rath, and A. L. Balch, Chem. Commun. 24, 2814 (2004).
56. S. F. Yang, S. I. Troyanov, A. A. Popov, M. Krause, and L. Dunsch, J. Am. Chem. Soc. 128, 16733 (2006).
57. S. Stevenson, H. M. Lee, M. M. Olmstead, C. Kozikowski, P. Stevenson, and A. L. Balch, Chem. Eur. J. 8, 4528 (2002).
58. T. M. Zuo, M. M. Olmstead, C. M. Beavers, A. L. Balch, G. B. Wang, G. T. Yee, C. Y. Shu, L. S. Xu, B. Elliott, L. Echegoyen, J. C. Duchamp, and H. C. Dorn, Inorg. Chem. 47, 5234 (2008).
59. B. Q. Mercado, C. M. Beavers, M. M. Olmstead, M. N. Chaur, K. Walker, B. C. Holloway, L. Elchegoyen, and A. L. Balch, J. Am. Chem. Soc. 130, 7854 (2008).
60. T. Zuo, K. Walker, M. M. Olmstead, F. Melin, B. C. Holloway, L. Echegoyen, H. C. Dorn, M. N. Chaur, C. J. Chancellor, C. M. Beavers, A. L. Balch, and A. J. Athans, Chem. Commun. 9, 1067 (2008).
61. L. J. Wilson, D. W. Cagle, T. P. Thrash, S. J. Kennel, S. Mirzadeh, J. M. Alford, and G. J. Ehrhardt, Coord. Chem. Rev. 192, 199 (1999).
62. M. Mikawa, H. Kato, M. Okumura, M. Narazaki, Y. Kanazawa, N. Miwa, and H. Shinohara, Bioconjugate Chem. 12, 510 (2001).
63. M. A. Sieber, H. Pietsch, J. Walter, W. Haider, T. renzel, and H. J. Weinmann, Invest. Radiol. 43, 65 (2008).
64. S. R. Zhang, D.Y Sun, X. Y. Li, F. K. Pei, and S. Y. Liu, Fullerene Sci. Technol. 5, 1635 (1997).
65. L. J. Wilson, Soc. Interface-Winter 8, 24 (1999).
66. M. Mikawa, H. Kato, M. Okumura, M. Narazaki, Y. Kanazawa, N. Miwa, and H. Shinohara, Bioconjugate Chem. 12, 510 (2001).
67. M. Okumura, M. Mikawa, T. Yokawa, Y. Kanazawa, H. Kato, and H. Shinohara, Academic Radiology 9, S495 (2002).
68. H. Kato, Y. Kanazawa, M. Okumura, A. Taninaka, T. Yokawa, and H. Shinohara, J. Am. Chem. Soc. 125, 4391 (2003).
69. R. D. Bolskar, A. F. Benedetto, L. O. Husebo, R. E. Price, E. F. Jackson, S. Wallace, L. J. Wilson, and J. M. Alford, J. Am. Chem. Soc. 125, 5471 (2003).
70. C. Y. Shu, L. H. Gan, C. R. Wang, X. L. Pei, and H. B. Han, Carbon 44, 496 (2006).
71. P. P. Fatouros, F. D. Corwin, Z. J. Chen, W. C. Broaddus, J. L. Tatum, B. Kettenmann, Z. Ge, H. W. Gibson, J. L. Russ, A. P. Leonard, J. C. Duchamp, and H. C. Dorn, Radiology 240, 756 (2006).
72. D. K. MacFarland, K. L. Walker, R. P. Lenk, S. R. Wilson, K. Kumar, C. L. Kepley, and J. R. Garbow, J. Med. Chem. 51, 3681 (2008).
73. S. A. Anderson, K. K. Lee, and J. A. Frank, Invest. Radiol. 41, 332 (2006).
74. B. Sitharaman, L. A. Tran, Q. P. Pham, R. D. Bolskar, R. Muthupillai, S. D. Flamm, A. G. Mikos, and L. J. Wilson, Contrast Media & Molecular Imaging 2, 139 (2006).
75. S. Laus, B. Sitharaman, E. Toth, R. D. Bolskar, L. Helm, L. J. Wilson, and A. E. Merbach, J. Phys. Chem. C 111, 5633 (2007).
76. C. Y. Shu, C. R. Wang, J. F. Zhang, H. W. Gibson, H. C. Dorn, F. D. Corwin, P. P. Fatouros, and T. J. S. Dennis, Chem. Mat. 20, 2106 (2008).
77. C. Y. Shu, X. Y. Ma, J. F. Zhang, F. D. Corwin, J. H. Sim, E. Y. Zhang, H. C. Dorn, H. W. Gibson, P. P. Fatouros, C. R. Wang, and X. H. Fang, Bioconjugate Chem. 19, 651 (2008).
78. E. Y. Zhang, C. Y. Shu, L. Feng, and C. R. Wang, J. Phys. Chem. B 111, 14223 (2007).
79. C. Y. Shu, F. D. Corwin, J. F. Zhang, Z. Chen, J. E. Reid, M. Sun, W. Xu, J. H. Sin, C. R. Wang, P. P. Fatouros, A. R. Esker, H. W. Gibson, and H. C. Dorn, Bioconjugate Chem. 20, 1186 (2009).
80. J. F. Zhang, P. P. Fatouros, C. Y. Shu, J. Reid, L. S. Owens, T. Cai, H. W. Gibson, G. L. Long, F. D. Corwin, Z. J. Chen, and H. C. Dorn, Bioconjugate Chem. 21, 610 (2010).
81. G. Xing, H. Yuan, H. Rui, Z. Gao, L. Jing, F. Zhao, Z. Chai, and Y. J. Zhao, J. Phys. Chem. B 112, 6288 (2008).
82. K. B. Hartman, S. Laus, R. D. Bolskar, R. Muthupillai, L. Helm, E. Toth, A. E. Merbach, and L. J. Wilson, Nano Lett. 8, 415 (2008).
83. C. Y. Chen, G. M. Xing, J. X. Wang, Y. L. Zhao, B. Li, J. Tang, G. Jia, T. C. Wang, J. Sun, L. Xing, H. Yuan, Y. X. Gao, H. Meng, Z. Chen, F. Zhao, Z. F. Chai, and X. H. Fang, Nano Lett. 5, 2050 (2005).
84. J. X. Wang, C. Y. Chen, B. Li, H. W. Yu, Y. L. Zhao, J. Sun, Y. F. Li, G. M. Xing, H. Yuan, J. Tang, Z. Chen, H. Meng, Y. X. Gao, C. Ye, Z. F. Chai, C. F. Zhu, B. C. Ma, X. H. Fang, and L. J. Wan, Biochem. Pharmacol. 71, 872 (2006).
85. D. M. McCluskey, T. N. Smith, P. K. Madasu, C. E. Coumbe, M. A. Mackey, P. A. Fulmer, J. H. Wynne, S. Stevenson, and J. P. Phillips, ACS Appl. Mater. Interfaces 1, 1178 (2009).
86. D. Yang, Y. Zhao, H. Guo, Y. Li, P. Tewary, G. Xing, W. Hou, J. J. Oppenheim, and N. Zhang, ACS NANO 4, 1178 (2010).
87. S. Kneifel, P. Bernhardt, H. Uusijärvi, S. Good, L. Plasswilm, C. Buitrago-Tèllez, J. Müller-Brand, H. Mäcke, and A. Merlo, Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging 24, 1388 (2007).
88. D. W. Cagle, S. J. Kennel, S. Mirzadeh, J. M. Alford, and L. J. Wilson, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 96, 5182 (1999).
89. Y. Grushko, M. Khodorkovski, V. Kozlov, V. Shillin, S. Grachev, and T. Artamonova, Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures 14, 249 (2006).
90. K. Akiyama, H. Haba, K. Tsukada, M. Asai, A. Toyoshima, K. Sueki, Y. Nagame, and M. Katada, J. Radioanal. Nucl. Chem. 280, 329 (2009).
91. M. D. Diener, J. M. Alford, S. J. Kennel, and S. Mirzadeh, J. Am. Chem. Soc. 129, 5131 (2007).
92. K. Kikuchi, K. Kobayashi, K. Sueki, S. Suzuki, H. Nakahara, Y. Achiba, K. Tomura, and M. Katada, J. Am. Chem. Soc. 116, 9775 (1994).
93. K. Akiyama, H. Haba, K. Sueki, K. Tsukada, M. Asai, A. Toyoshima, Y. Nagame, and M. Katada, Chem. Lett. 38, 978 (2009).
94. T. Braun and H. Rausch, Chem. Phys. Lett. 288, 179 (1998).
95. K. Sueki, Y. Zhao, K. Akiyama, W. Sato, K. Kikuchi, and M. Katada, JAERI-Review 2004, 420 (2004).
96. M. D. Shultz, J. C. Duchamp, J. D. Wilson, C. Y. Shu, J. Ge, J. Zhang, H. W. Gibson, H. L. Fillmore, J. I. Hirsch, H. C. Dorn, and P. P. Fatouros, J. Am. Chem. Soc. 132, 4980 (2010).
97. N. S. Sariciftci, L. Smilowitz, A. J. Heeger, and F. Wudl, Science 258, 1474 (1992).
98. B. C. Thompson and J. M. J. Frechet, Angew. Chem. Int. Ed. 47, 58 (2008).
99. G. Dennler, M. C. Scharber, T. Ameri, P. Denk, K. Forberich, C. Waldaauf, and C. J. Brabec, Adv. Mater. 20, 579 (2008).
100. L. J. A. Koster, V. D. Mihailechti, and P. W. M. Blom, Appl. Phys. Lett. 88, 093511 (2006).
101. J. C. Hummelen, B. W. Knight, F. Lepeq, F. Wudl, J. Yao, and C. L. Wilkins, J. Org. Chem. 60, 532 (1995).
102. G. Li, V. Shrotiya, Y. Yao, J. Huang, and Y. Yang, J. Mater. Chem. 17, 3126 (2007).
103. G. Dennler, M. C. Scharber, and C. J. Brabec, Adv. Mater. 21, 1323 (2009).
104. F. B. Kooistra, J. Knol, F. Kastenberg, L. M. Popescu, W. J. H. Verhees, J. M. Kroon, and J. C. Hummelen, Org. Lett. 9, 551 (2007).
105. S. Yang, L. Fan, and S. Yang, Chem. Phys. Lett. 388, 253 (2004).
106. S. Yang, L. Fan, and S. Yang, J. Phys. Chem. B 108, 4394 (2004).
107. C. Shu, W. Xu, C. Slebodnick, H. Champion, W. Fu, T. Cai, J. E. Reid, H. Azurmendi, C. R. Wang, K. Harich, H. W. Gibson, and H. C. Dorn, Org. Lett. 11, 1753 (2009).
108. R. B. Ross, C. M. Cardona, D. M. Guldi, S. G. Sankaranarayanan, M. O. Reese, N. Kopidakis, J. Peet, B. Walker, G. C. Bazan, E. Van Keuren, B. C. Holloway, and M. Drees, Nat. Mater. 8, 208 (2009).
109. M. A. G. Jones, J. J. L. Morton, R. A. Taylor, A. Ardavan, and G. A. D. Briggs, Physica Status Solidi B 243, 3037 (2006).
110. S. C. Benjamin, A. Ardavan, G. A. D. Briggs, D. A. Britz, G. Gunlycke, J. Jefferson, M. A. G. Jones, D. F. Leigh, B. W. Lovett, A. N. Khlobystov, S. A. Lyon, J. J. L. Morton, K. Porfyrakis, M. R. Sambrook, and A. M. Tyryshkin, J. Phys.: Condens. Matter 18, 5867 (2006).