Reactivity and regioselectivity of aluminum nanoclusters: Insights from regional density functional theory

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 115, Issue 5, 2011, Pages 1714-1723

  Henry, David J ^a   Szarek, Paweł ^b,c   Hirai, Kosuke ^b   Ichikawa, Kazuhide ^b   Tachibana, Akitomo ^b   Yarovsky, Irene ^a  

^a RMIT UNIVERSITY   (Australia)

^b KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

^c WROCLAW UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Poland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALUMINUM CLUSTERS; ELECTRONIC CHEMICAL POTENTIAL; INTERNAL BONDING; REGIONAL DENSITY FUNCTIONAL THEORY; STRESS TENSORS;

ALUMINUM; REGIOSELECTIVITY;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 79952668955     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp109804y     Document Type: Article

References (89)

1. Metal Clusters; Moskovits, M., Ed.; Wiley and Sons: New York, 1986.
2. Clusters of Atoms and Molecules: Theory, Experiment and Clusters of Atoms; Haberland, H., Ed.; Springer Series in Chemical Physics; Springer Verlag: New York, 1995; Vol. 52.
3. Clusters and Nanomaterials; Kawazoe, Y., Ohno, K., Kondow, T., Eds.; Springer: New York, 2002.
4. Clusters and Nano-Assemblies; Jena, P., Khanna, S. N., Rao, B. K., Eds.; World Scientific: Singapore, 2005.
5. Ahlrichs, R.; Elliott, S. D. Phys. Chem. Chem. Phys. 1998, 1, 13-21
6. Goldberg, A.; Yarovsky, I. Phys. Rev. B 2007, 75, 195403
7. Jung, J.; Han, Y.-K. J. Chem. Phys. 2006, 125, 064306
8. Wang, L.; Zhao, J.; Zhou, Z.; Zhang, S. B.; Chen, Z. J. Comput. Chem. 2009, 30, 2509-2514
9. Xie, R.-H.; Bryant, G. W.; Zhao, J.; Kar, T.; Smith, V. H. Phys. Rev. B 2005, 71, 125422
10. Cox, D. M.; Trevor, D. J.; Whetten, R. L.; Kaldor, A. J. Phys. Chem. 1988, 92, 421-429
11. Schriver, K.; Persson, J. L.; Honea, E. C.; Whetten, R. L. Phys. Rev. Lett. 1990, 64, 2539-2542
12. Ganteför, G.; Meiwes-Broer, K. H.; Lutz, H. O. Phys. Rev. A 1988, 37, 2716-2718
13. Ganteför, G.; Eberhardt, W. Chem. Phys. Lett. 1994, 217, 600-604
14. Taylor, K. J.; Pettiette, C. L.; Craycraft, M. J.; Chesnovsky, O.; Smalley, R. E. Chem. Phys. Lett. 1988, 152, 347-352
15. Cha, C.-Y.; Ganteför, G.; Eberhardt, W. J. Chem. Phys. 1994, 100, 995-1010
16. Ganteför, G.; Eberhardt, W. Chem. Phys. Lett. 1994, 217, 600-604
17. Li, X.; Wu, H.; Wang, X.-B.; Wang, L.-S. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 1909-1912
18. Li, X.; Wang, L.-S. Phys. Rev. B 2002, 65, 153404
19. De Heer, W. A.; Milani, P.; Châtelain, A. Phys. Rev. Lett. 1989, 63, 2834-2936
20. Jarrold, M. F.; Bower, J. E.; Kraus, J. S. J. Chem. Phys. 1987, 86, 3876-3885
21. Jarrold, M. F.; Bower, J. E. J. Chem. Phys. 1987, 87, 1610-1619
22. Ray, U.; Jarrold, M. F.; Bower, J. E.; Kraus, J. S. J. Chem. Phys. 1989, 91, 2912-2921
23. King, F. L.; Ross, M. M. Chem. Phys. Lett. 1989, 164, 131-136
24. Cottancin, E.; Pellarin, M.; Lermé, J.; Baguenard, B.; Palpant, B.; Vialle, J. L.; Broyer, M. J. Chem. Phys. 1997, 107, 757-770
25. Jarrold, M. F.; Bower, J. E. J. Chem. Phys. 1986, 85, 5373-5375
26. Jarrold, M. F.; Bower, J. E. J. Chem. Phys. 1987, 87, 5728-5738
27. Jarrold, M. F.; Bower, J. E. Chem. Phys. Lett. 1988, 144, 311-316
28. Jarrold, M. F.; Bower, J. E. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 70-78
29. Leuchtner, R. E.; Harms, A. C.; Castleman, A. W. J. Chem. Phys. 1989, 91, 2753-2754
30. Leuchtner, R. E.; Harms, A. C.; Castleman, A. W. J. Chem. Phys. 1991, 94, 1093-1101
31. McHenry, M. E.; Eberhart, M. E.; O'Handley, R. C.; Johnson, K. H. Phys. Rev. Lett. 1986, 56, 81-84
32. Bauschlicher, C. W.; Pettersson, L. G. M. J. Chem. Phys. 1986, 84, 2226-2232
33. Pettersson, L. G. M.; Bauschlicher, C. W.; Halicioglu, T. J. Chem. Phys. 1987, 87, 2205-2213
34. Yi, J.-Y.; Oh, D. J.; Bernholc, J.; Car, R. Chem. Phys. Lett. 1990, 174, 461-466
35. Yi, J.-Y.; Oh, D. J.; Bernholc, J. Phys. Rev. Lett. 1991, 67, 1594-1597
36. Cheng, H.-P.; Berry, R. S.; Whetten, R. L. Phys. Rev. B 1991, 43, 10647-10653
37. Rothlisberger, U.; Andreoni, W.; Giannozzi, P. J. Chem. Phys. 1992, 96, 1248-1256
38. Yang, S. H.; Drabold, D. A.; Adams, J. B.; Sachdev, A. Phys. Rev. B 1993, 47, 1567-1576
39. Akola, J.; Häkkinen, H.; Manninen, M. Phys. Rev. B 1998, 58, 3601-3604
40. Akola, J.; Manninen, M.; Häkkinen, H.; Landman, U.; Li, X.; Wang, L.-S. Phys. Rev. B 1999, 60, 11297-11300
41. Calleja, M.; Rey, C.; Alemany, M. M. G.; Gallego, L. J.; Ordejón, P.; Sánchez-Portal, D.; Artacho, E.; Soler, J. M. Phys. Rev. B 1999, 60, 2020-2024
42. Rao, B. K.; Jena, P. J. Chem. Phys. 1999, 111, 1890-1904
43. Ahlrichs, R.; Elliot, S. D. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 13-21
44. Dolgounitcheva, O.; Zakrzewski, V. G.; Ortiz, J. V. J. Chem. Phys. 1999, 111, 10762-10765
45. Knight, W. D.; Clemenger, K.; de Heer, W. A.; Saunders, W. A.; Chou, M. Y.; Cohen, M. L. Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 2141-2143
46. Beck, D. E. Solid State Commun. 1984, 49, 381-385
47. Chou, M. Y.; Cohen, M. L. Phys. Lett. 1986, 113A, 420-424
48. Khanna, S. N.; Jena, P. Phys. Rev. Lett. 1992, 69, 1664-1667
49. Khanna, S. N.; Jena, P. Phys. Rev. Lett. 1993, 71, 208
50. Gong, X. G.; Kumar, V. Phys. Rev. Lett. 1993, 70, 2078-2081
51. Sietsonen, A. P.; Puska, M. J.; Alatalo, M.; Nieminen, R. M.; Milman, V.; Payne, M. C. Phys. Rev. B 1993, 48, 1981-1983
52. Seitsonen, A. P.; Laasonen, L.; Nieminen, R. M.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8075-8080
53. Gong, X. G. Phys. Rev. B 1997, 56, 1091-1094
54. Kumar, V.; Sundararajan, V. Phys. Rev. B 1998, 57, 4939-4942
55. Kumar, V.; Bhattacharjee, S.; Kawazoe, Y. Phys. Rev. B 2000, 61, 8541-8547
56. Sun, Q.; Wang, Q.; Yu, J. Z.; Kumar, V.; Kawazoe, Y. Phys. Rev. B 2001, 63, 193408
57. Xie, R.-H.; Bryant, G. W.; Zhao, J.; Kar, T.; Smith, V. H. Phys. Rev. B 2005, 71, 125422
58. Charkin, O. P.; Charkin, D. O.; Klimenko, N. M.; Mebel, A. M. Chem. Phys. Lett. 2002, 365, 494-504
59. Charkin, O. P.; Klimenko, N. M.; Charkin, D. O.; Mebel, A. M. Russ. J. Inorg. Chem. 2004, 49, 1382-1391
60. Charkin, O. P.; Klimenko, N. M.; Charkin, D. O.; Mebel, A. M. Russ. J. Inorg. Chem. 2004, 49, 1898-1905
61. Charkin, O. P.; Klimenko, N. M.; Charkin, D. O.; Mebel, A. M. Russ. J. Inorg. Chem. 2005, 50, S17-S40
62. Henry, D. J.; Yarovsky, I. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 2565
63. Henry, D. J.; Varano, A.; Yarovsky, I. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 9835
64. Szarek, P.; Hirai, K.; Ichikawa, K.; Henry, D. J.; Yarovsky, I.; Tachibana, A. AIP Conf. Proc. 2009, 1102, 299
65. Henry, D. J.; Varano, A.; Yarovsky, I. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 5832
66. Varano, A.; Henry, D. J.; Yarovsky, I. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 3602-3608
67. Jones, R. O. Phys. Rev. Lett. 1991, 67, 224-227
68. Rao, B. K.; Jena, P. J. Chem. Phys. 2001, 115, 778-783
69. Mañanes, A.; Duque, F.; Méndez, F.; López, M. J.; Alonso, J. A. J. Chem. Phys. 2003, 119, 5128-5141
70. Tachibana, A.; Parr, R. G. Int. J. Quantum Chem. 1992, 41, 527-555
71. Tachibana, A. J. Mol. Model. 2005, 11, 301-311
72. Ordon, P.; Tachibana, A. J. Mol. Model. 2005, 11, 312-316
73. Szarek, P.; Tachibana, A. J. Mol. Model. 2007, 13, 651-663
74. Szarek, P.; Sueda, Y.; Tachibana, A. J. Chem. Phys. 2008, 129, 094102
75. Delley, B. J. Chem. Phys. 1990, 92, 508
76. Delley, B. J. Chem. Phys. 2000, 113, 7756
77. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
78. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
79. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1996, 45, 13244-13249
80. Doi, K.; Szarek, P.; Nakamura, K.; Senami, M.; Tachibana, A. Molecular Regional DFT program package, Ver. 2; Kyoto, Tachibana Lab.: Kyoto University, 2007.
81. Fowler, J. E.; Ugalde, J. M. Phys. Rev. A 1998, 58, 383-388
82. Cioslowski, J. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8333-8336
83. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33
84. DeLano, W. L. The PyMOL Molecular Graphics System; DeLano Scientific LLC: San Carlos, CA, USA.
85. 12Mg is about twice the value observed for the charged clusters.
86. +), and the corresponding bond lengths were longer than 3 Å, which is around 10% longer than the average Al-Al bond distance in those clusters.
87. Khanna, S. N.; Jena, P. Chem. Phys. Lett. 1994, 219, 479-483
88. Majumder, C.; Das, G. P.; Kulshrestha, S. K.; Shah, V.; Kanhere, D. G. Chem. Phys. Lett. 1996, 261, 515-520
89. Charkin, O. P.; Kochnev, V. K.; Klimenko, N. M. Russ. J. Inorg. Chem. 2006, 51, 1925-1936