Probing ground-state single-electron self-exchange across a molecule-metal interface

Journal of the American Chemical Society

Volumn 133, Issue 18, 2011, Pages 6989-6996

  Wang, Yuanmin ^a   Sevinc, Papatya C ^a   He, Yufan ^a   Lu, H Peter ^a  

^a BOWLING GREEN STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AG NANOPARTICLE; CHARGE TRANSFER PROCESS; CONTROL MEASUREMENTS; CROSS-CORRELATION ANALYSIS; ELECTROCHEMICAL STM; FLUCTUATION DYNAMICS; INTERFACIAL ELECTRON TRANSFER; IRON CENTERS; METAL INTERFACE; METAL-MOLECULE-METAL JUNCTIONS; MOLECULAR COUPLING; RAMAN FREQUENCIES; REACTION DYNAMICS; REDOX STATE; SINGLE ELECTRON; SINGLE-MOLECULE; SINGLE-MOLECULE ELECTRONICS; SPECTROELECTOCHEMISTRY; THERMAL FLUCTUATIONS;

CHARGE TRANSFER; CHLORINE COMPOUNDS; DYNAMICS; ELECTRIC POTENTIAL; ELECTRON TRANSITIONS; ENERGY CONVERSION; ION EXCHANGE; METALS; RAMAN SPECTROSCOPY; REDOX REACTIONS; SILVER; SOLAR ENERGY; SPECTROELECTROCHEMISTRY;

MOLECULES;

HEMIN; IRON; SILVER NANOPARTICLE;

ARTICLE; CHEMICAL INTERACTION; CHEMICAL STRUCTURE; COMPLEX FORMATION; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRON TRANSPORT; OXIDATION REDUCTION REACTION; PARTICLE SIZE; RAMAN SPECTROMETRY;

ELECTRON TRANSPORT; ELECTRONS; HEMIN; OXIDATION-REDUCTION; SILVER; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN; VIBRATION;

EID: 79955698709     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja109306r     Document Type: Article

References (94)

1. Defe ver, T.; Druet, M.; Rochelet-Dequaire, M.; Joannes, M.; Grossiord, C.; Limoges, B.; Marchal, D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 413-417.
2. Tominaga, M.; Soejima, K.; Taniguchi, I. J. Electroanal. Chem. 2008, 617, 78-84.
3. Kiwi, J.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 7214-7217.
4. Shikanai, D.; Murase, H.; Hata, T.; Urabe, H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3166-3167.
5. Bakhmutsky, K.; Zhou, G.; Timothy, S.; Gorte, R. J. Catal. Lett. 2009, 129, 61-65.
6. Murakami, N.; Chiyoya, T.; Tsubota, T.; Ohno, T. Appl. Catal., A 2008, 348, 148-152.
7. Uchida, T.; Mogami, H.; Yamakata, A.; Sasaki, Y.; Osawa, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10862-10863.
8. Lima, P. R.; Santos, W. J.; de Oliveira, A. B.; Goulart, M. O.; Kubota, L. T. Biosens. Bioelectron. 2008, 24, 448-454.
9. Moser, C. C.; Dutton, P. L. Biochemistry 1988, 27, 2450-2461.
10. Krol, M.; Ivanov, A. G.; Booij-James, I.; Mattoo, A. K.; Sane, P. V.; Huner, N. Biochem. Cell Biol. 2009, 87, 557-566.
11. Aviram, A.; Ratner, M. A. Chem. Phys. Lett. 1974, 29, 277-283.
12. Moth-Poulsen, K.; Bjørnholm, T. Nat. Nano. 2009, 4, 551-556.
13. Kihira, Y.; Shimada, T.; Matsuo, Y.; Nakamura, E.; Hasegawa, T. Nano Lett. 2009, 9, 1442-1446.
14. Taniguchi, M.; Tsutsui, M.; Shoji, K.; Fujiwara, H.; Kawai, T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14146-14147.
15. Selzer, Y.; Allara, D. L. Annu. Rev. Phys. Chem. 2006, 57, 593-623.
16. Martín, S. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 18884-18890.
17. Reed, M. A.; Zhou, C.; Muller, C. J.; Burgin, T. P.; Tour, J. M. Science 1997, 278, 252-254.
18. Bumm, L. A.; Arnold, J. J.; Cygan, M. T.; Dunbar, T. D.; Burgin, T. P.; Jones, L.; Allara, D. L.; Tour, J. M.; Weiss, P. S. Science 1996, 271, 1705-1707.
19. Joachim, C.; Gimzewski, J. K.; Schlittler, R. R.; Chavy, C. Phys. Rev. Lett. 1995, 74, 2102-2105.
20. Chen, F.; Hihath, J.; Huang, Z.; Li, X.; Tao, N. J. Annu. Rev. Phys. Chem. 2007, 58, 535-564.
21. Tao, N. J. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 4066-4069.
22. Park, H.; Park, J.; Lim, A. K. L.; Anderson, E. H.; Alivisatos, A. P.; McEuen, P. L. Nature 2000, 407, 57-60.
23. Tao, N. J. Nat. Nano. 2006, 1, 173-181.
24. Chen, F.; Tao, N. J. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 429-438.
25. Ambrose, W. P.; Moerner, W. E. Nature 1991, 349, 225-227.
26. Bout, D. A. V.; Yip, W. T.; Hu, D.; Fu, D. K.; Swager, T. M.; Barbara, P. F. Science 1997, 277, 1074-1077.
27. Lu, H. P.; Xie, X. S. Nature 1997, 385, 143-146.
28. Xie, X. S.; Dunn, R. C. Science 1994, 265, 361-364.
29. Lu, H. P.; Xun, L. Y.; Xie, X. S. Science 1998, 282, 1877-1882.
30. Lu, H. P.; Xie, X. S. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2753-2757.
31. Lu, H. P. J. Phys.: Condens. Matter 2005, 17, R333-R355.
32. Lu, H. P. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 557-565.
33. Biju, V.; Micic, M.; Hu, D.; Lu, H. P. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9374-9381.
34. Wang, Y.; Wang, X.; Ghosh, S. K.; Lu, H. P. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1479-1487.
35. Wang, Y. M.; Wang, X. F.; Lu, H. P. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9020-9025.
36. Pan, D.; Hu, D.; Lu, H. P. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 16390-16395.
37. Guo, L. J.; Wang, Y. M.; Lu, H. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1999-2004.
38. Issac, A.; Jin, S.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11280-11281.
39. Cui, S. C.; Tachikawa, T.; Fujitsuka, M.; Majima, T. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 19625-19634.
40. Xu, W.; Kong, J. S.; Yeh, Y. T. E.; Chen, P. Nat. Mater. 2008, 7, 992-996.
41. Li, S. C.; Chu, L. N.; Gong, X. Q.; Diebold, U. Science 2010, 328, 882-884.
42. Lee, P. C.; Meisel, D. J. Phys. Chem. 1982, 86, 3391-3395.
43. Nie, S. M.; Emery, S. R. Science 1997, 275, 1102-1106.
44. Wustholz, K. L.; Henry, A. I.; McMahon, J. M.; Freeman, R. G.; Valley, N.; Piotti, M. E.; Natan, M. J.; Schatz, G. C.; Duyne, R. P. V. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10903-10910.
45. Michaels, A. M.; Nirmal, M.; Brus, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9932-9939.
46. Sanchez, L. A.; Spiro, T. G. J. Phys. Chem. 1985, 89, 763-768.
47. Cai, W. B.; Stefan, I. C.; Scherson, D. A. J. Electroanal. Chem. 2002, 524, 36-42.
48. Mcmahon, J. J.; Baer, S.; Melendres, C. A. J. Phys. Chem. 1986, 90, 1572-1577.
49. Bizzarri, A. R.; Cannistraro, S. Chem. Phys. Lett. 2004, 395, 222-226.
50. Bizzarri, A. R.; Cannistraro, S. Chem. Phys. 2003, 290, 297-306.
51. Feng, M.; Tachikawa, H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7443-7448.
52. Abe, M.; Kitagawa, T.; Kyogoku, Y. J. Chem. Phys. 1978, 69, 4526-4534.
53. Kneipp, K.; Wang, Y.; Kneipp, H.; Perelman, L. T.; Itzkan, I.; Dasari, R.; Feld, M. S. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1667-1670.
54. Dieringer, J. A.; Wustholz, K. L.; Masiello, D. J.; Camden, J. P.; Kleinman, S. L.; Schatz, G. C.; Van Duyne, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 849-854.
55. Xu, H. X.; Bjerneld, E. J.; Kall, M.; Borjesson, L. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 4357-4360.
56. Bizzarri,A.R.;Cannistraro, S. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 068313-1- 068313-4.
57. Weiss, A.; Haran, G. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 12348-12354.
58. Meixner, A. J.; Vosgrone, T.; Sackrow, M. J. Lumin. 2001, 94, 147-152.
59. Wang, Z. J.; Rothberg, L. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3387-3391.
60. Le Ru, E. C.; Meyer, M.; Etchegoin, P. G. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 1944-1948.
61. Moore, A. A.; Jacobson, M. L.; Belabas, N.; Rowlen, K. L.; Jonas, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7292-7293.
62. Walter, M. J.; Borys, N. J.; Gaefke, G.; Hoger, S.; Lupton, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16830-16831.
63. Habuchi, S.; Cotlet, M.; Gronheid, R.; Dirix, G.; Michiels, J.; Vanderleyden, J.; De Schryver, F. C.; Hofkens, J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8446-8447.
64. Vosgröne, T.; Meixner, A. ChemPhysChem 2005, 6, 154-163.
65. Lukatsky, D. B.; Haran, G.; Safran, S. A. Phys. Rev. E 2003, 67, 062402-1 -062402-4.
66. Blackie, E. J.; Le Ru, E. C.; Etchegoin, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14466-14472.
67. Etchegoin, P. G.; Le Ru, E. C. Anal. Chem. 2010, 82, 2888-2892.
68. Haran, G. Isr. J. Chem. 2004, 44, 385-390.
69. Bosnick, K. A.; Jiang, J.; Brus, L. E. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8096-8099.
70. Suh, Y. D.; Schenter, G. K.; Zhu, L. Y.; Lu, H. P. Ultramicroscopy 2003, 97, 89-102.
71. Luo, Z. X.; Luo, Y.; Li, J.; Liu, K.; Fu, H. B.; Ma, Y.; Yao, J. N. Chem. Commun. 2009, 11, 1342-1344.
72. Stracke, F.; Blum, C.; Becker, S.;Müllen, K.; Meixner, A. Chem. Phys. Lett. 2000, 325, 196-202.
73. We note that the Raman signals of the intermediate states are not froma time-averaged effect because the single electron transfer events can be time-resolved on a 20 s time scale as evidenced in Figure 2A.
74. Vitali, L.; Levita, G.; Ohmann, R.; Comisso, A.; De Vita, A.; Kern, K. Nat. Mater. 2010, 9, 320-323.
75. Leung, T. C.; Kao, C. L.; Su, W. S.; Feng, Y. J.; Chan, C. T. Phys. Rev. B 2003, 68, 195408-1-195408-6.
76. Tseng, T. C.; Urban, C.; Wang, Y.; Otero, R.; Tait, S. L.; Alcam, M.; Écija, D.; Trelka, M.; Gallego, J. M.; Lin, N. Nat. Chem. 2010, 2, 374-379.
77. Romaner, L.; Heimel, G.; Brédas, J. L.; Gerlach, A.; Schreiber, F.; Johnson, R. L.; Zegenhagen, J.; Duhm, S.; Koch, N.; Zojer, E. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 256801-1-256801-4.
78. Ziroff, J.; Forster, F.; Schöll, A.; Puschnig, P.; Reinert, F. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 233004-1-233004-4.
79. Degroot, J.; Hester, R. E. J. Phys. Chem. 1987, 91, 1693-1696.
80. Wang, X. F.; Lu, H. P. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 14920-14926.
81. Ayars, E.; Hallen, H.; Jahncke, C. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 4180-4183.
82. Livshits, E.; Baer, R.; Kosloff, R. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 7521-7527.
83. Palacios, R. E.; Fan, F. R. F.; Bard, A. J.; Barbara, P. F. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9028-9029.
84. Lei, C.; Hu, D.; Ackerman, E. J. Chem. Commun. 2008, 2008, 5490-5492.
85. Shegai, T.; Vaskevich, A.; Rubinstein, I.; Haran, G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14390-14398.
86. Ly, H. K.; Marti, M. A.; Martin, D. F.; Alvarez-Paggi, D.; Meister, W.; Kranich, A.; Weidinger, I. M.; Hildebrandt, P.; Murgida, D. H. ChemPhysChem 2010, 11, 1225-1235.
87. Rahav, S.; Mukamel, S. J. Chem. Phys. 2010, 133, 244106- 1-244106-12.
88. Lombardi, J. R.; Birke, R. L. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 5605-5617.
89. Brus, L. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1742-1749.
90. Lippitsch, M. Phys. Rev. B 1984, 29, 3101-3110.
91. He, Y.; Borguet, E. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 6098-6101.
92. Comanici, K.; Buchner, F.; Flechtner, K.; Lukasczyk, T.; Gottfried, J. M.; Steinruck, H. P.; Marbach, H. Langmuir 2008, 24, 1897-1901.
93. Pan, D. H.; Klymyshyn, N.; Hu, D. H.; Lu, H. P. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 093121-1-093121-3.
94. Fang, C.; Frontiera, R. R.; Tran, R.; Mathies, R. A. Nature 2009, 462, 200-204.