Open-shell characters and second hyperpolarizabilities of one-dimensional graphene nanoflakes composed of trigonal graphene units

ChemPhysChem

Volumn 12, Issue 9, 2011, Pages 1697-1707

  Yoneda, Kyohei ^a   Nakano, Masayoshi ^a   Fukui, Hitoshi ^a   Minami, Takuya ^a   Shigeta, Yasuteru ^a   Kubo, Takashi ^a   Botek, Edith ^b   Champagne, Benoët ^b  

^a OSAKA UNIVERSITY   (Japan)

^b UNIVERSITY OF NAMUR   (Belgium)

Author keywords

computational chemistry; graphene; nonlinear optics; radicals; spin

Indexed keywords

COMPUTATIONAL CHEMISTRY; GRAPHENE; NONLINEAR OPTICS; ONE DIMENSIONAL; TOPOLOGY;

LINKING PATTERN; LONGITUDINAL COMPONENTS; ORBITAL CORRELATION; RADICALS; RESONANCE STRUCTURE; SECOND HYPERPOLARIZABILITIES; SPIN; STRUCTURE PROPERTY RELATIONSHIPS;

SHELLS (STRUCTURES);

EID: 79958776591     PISSN: 14394235     EISSN: 14397641     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cphc.201001089     Document Type: Article

References (116)

1. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, V. Grigorieva, A. A. Firsov, Science 2004, 306, 666
2. J. C. Meyer, A. K. Geim, M. I. Katsnelson, S. V. Morozov, T. J. Booth, S. Roth, Nature 2007, 446, 60
3. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, M. I. Katsnelson, I. V. Grigorieva, S. V. Dubonos, A. A. Firsov, Nature 2005, 438, 197
4. K. S. Novoselov, Z. Jiang, Y. Zhang, S. V. Morozov, H. L. Stormer, U. Zeitler, J. C. Maan, G. S. Boebinger, P. Kim, A. K. Geim, Science 2007, 315, 1379
5. A. K. Geim, K. S. Novoselov, Nat. Mater. 2007, 6, 183.
6. A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 2009, 81, 109.
7. Y. W. Son, M. L. Cohen, S. G. Louie, Nature 2006, 444, 347
8. Y. W. Son, M. L. Cohen, S. G. Louie, Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 216803.
9. D. J. Klein, Chem. Phys. Lett. 1994, 217, 261
10. M. Fujita, K. Wakabayashi, K. Nakada, K. Kusakabe, J. Phys. Soc. Jpn. 1996, 65, 1920
11. K. Nakada, M. Fujita, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, Phys. Rev. B 1996, 54, 17954.
12. S. Latil, L. Henrard, Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 036803
13. L. Pisani, J. A. Chan, B. Montanari, N. M. Harrison, Phys. Rev. B 2007, 75, 064418
14. M. Vandescuren, P. Hermet, V. Meunier, L. Henrard, Ph. Lambin, Phys. Rev. B 2008, 78, 195401
15. B. Huang, F. Liu, J. Wu, B.-L. Gu, W. Duan, Phys. Rev. B 2008, 77, 153411.
16. S. Dutta, S. K. Pati, J. Mater. Chem. 2010, 20, 8207.
17. W. L. Wang, S. Meng, E. Kaxiras, Nano Lett. 2008, 8, 241
18. O. V. Yazyev, W. L. Wang, S. Meng, E. Kaxiras, Nano Lett. 2008, 8, 766.
19. M. Ezawa, Physica E 2008, 40, 1421
20. M. Ezawa, Phys. Rev. B 2007, 76, 245415
21. J. Fernandez-Rossier, J. J. Palacios, Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 177204.
22. X. Yang, X. Dou, A. Rouhanipour, L. Zhi, H. Rader, K. Müllen, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4216
23. L. J. Zhi, K. Müllen, J. Mater. Chem. 2008, 18, 1472
24. M. Treier, C. A. Pignedoli, T. Laino, R. Rieger, K. Müllen, D. Passerone, R. Fasel, Nat. Chem. 2011, 3, 61.
25. J. R. Dias, Chem. Phys. Lett. 2008, 467, 200.
26. M. Bendikov, H. M. Duong, K. Starkey, K. N. Houk, E. A. Carter, F. Wudl, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7416
27. J. Hachmann, J. J. Dorando, M. Avilés, G. K.-L. Chan, J. Chem. Phys. 2007, 127, 134309
28. Z. Chen, D.-E. Jiang, X. Lu, H. F. Bettinger, S. Dai, P. V. R. Schleyer, K. N. Houk, Org. Lett. 2007, 9, 5449
29. D.-E. Jiang, S. Dai, J. Phys. Chem. A 2008, 112, 332
30. C. Tönshoff, H. F. Bettinger, Angew. Chem. 2010, 122, 4219-4222
31. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4125.
32. M. Nakano, H. Nagai, H. Fukui, K. Yoneda, R. Kishi, H. Takahashi, A. Shimizu, T. Kubo, K. Kamada, K. Ohta, B. Champagne, E. Botek, Chem. Phys. Lett. 2008, 467, 120
33. H. Nagai, M. Nakano, K. Yoneda, H. Fukui, T. Minami, S. Bonness, R. Kishi, H. Takahashi, T. Kubo, K. Kamada, K. Ohta, B. Champagne, E. Botek, Chem. Phys. Lett. 2009, 477, 355
34. K. Yoneda, M. Nakano, R. Kishi, H. Takahashi, A. Shimizu, T. Kubo, K. Kamada, K. Ohta, B. Champagne, E. Botek, Chem. Phys. Lett. 2009, 480, 278
35. H. Nagai, M. Nakano, K. Yoneda, R. Kishi, H. Takahashi, A. Shimizu, T. Kubo, K. Kamada, K. Ohta, E. Botek, B. Champagne, Chem. Phys. Lett. 2010, 489, 212.
36. Y. Q. Qiu, H. L. Fan, S. L. Sun, C. G. Liu, Z. M. Su, J. Phys. Chem. A 2008, 112, 83
37. Z. J. Li, F. F. Wang, Z. R. Li, H. L. Xu, X. R. Huang, D. Wu, W. Chen, G. T. Yu, F. L. Gu, Y. Aoki, Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 402
38. P. C. Jha, Z. Rinkevicius, H. Ågren, ChemPhysChem 2009, 10, 817.
39. M. Nakano, R. Kishi, T. Nitta, T. Kubo, K. Nakasuji, K. Kamada, K. Ohta, B. Champagne, E. Botek, K. Yamaguchi, J. Phys. Chem. A 2005, 109, 885
40. M. Nakano, R. Kishi, S. Ohta, H. Takahashi, T. Kubo, K. Kamada, K. Ohta, E. Botek, B. Champagne, Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 033001
41. M. Nakano, R. Kishi, S. Ohta, A. Takebe, H. Takahashi, S. Furukawa, T. Kubo, Y. Morita, K. Nakasuji, K. Yamaguchi, K. Kamada, K. Ohta, B. Champagne, E. Botek, J. Chem. Phys. 2006, 125, 074113
42. M. Nakano, K. Yoneda, R. Kishi, H. Takahashi, T. Kubo, K. Kamada, K. Ohta, E. Botek, B. Champagne, J. Chem. Phys. 2009, 131, 114316
43. K. Kamada, K. Ohta, A. Shimizu, T. Kubo, R. Kishi, H. Takahashi, E. Botek, B. Champagne, M. Nakano, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 937
44. M. Nakano, B. Champagne, E. Botek, K. Ohta, K. Kamada, T. Kubo, J. Chem. Phys. 2010, 133, 154302
45. M. Nakano, T. Minami, K. Yoneda, S. Muhammad, R. Kishi, Y. Shigeta, T. Kubo, L. Rougier, B. Champagne, K. Kamada, K. Ohta, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1094.
46. M. Nakano, T. Kubo, K. Kamada, K. Ohta, R. Kishi, S. Ohta, N. Nakagawa, H. Takahashi, S. Furukawa, Y. Morita, K. Nakasuji, K. Yamaguchi, Chem. Phys. Lett. 2006, 418, 142
47. M. Nakano, R. Kishi, N. Nakagawa, S. Ohta, H. Takahashi, S. Furukawa, K. Kamada, K. Ohta, B. Champagne, E. Botek, S. Yamada, K. Yamaguchi, J. Phys. Chem. A 2006, 110, 4238
48. S. Ohta, M. Nakano, K. Kubo, K. Kamada, K. Ohta, R. Kishi, N. Nakagawa, B. Champagne, E. Botek, A. Takebe, S. Umezaki, M. Nate, H. Takahashi, S. Furukawa, Y. Morita, K. Nakasuji, K. Yamaguchi, J. Phys. Chem. A 2007, 111, 3633.
49. K. Kamada, K. Ohta, T. Kubo, A. Shimizu, Y. Morita, K. Nakasuji, R. Kishi, S. Ohta, S. Furukawa, H. Takahashi, M. Nakano, Angew. Chem. 2007, 119, 3614
50. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3544
51. H. Kishida, K. Hibino, A. Nakamura, D. Kato, J. Abe, Thin Solid Films 2010, 519, 1028.
52. D. A. Pathenopoulos, P. M. Rentzepis, Science 1989, 245, 843
53. W. Zhou, S. M. Kuebler, K. L. Braun, T. Yu, J. K. Cammack, C. K. Ober, J. W. Perry, S. R. Marder, Science 2002, 296, 1106
54. P. K. Frederiksen, M. Jørgensen, P. R. Ogilby, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1215.
55. G. Puccetti, M. Blanchard-Desce, I. Ledoux, J. M. Lehn, J. Zyss, J. Phys. Chem. 1993, 97, 9385
56. J. L. Brédas, C. Adant, P. Tackx, A. Persoons, B. M. Pierce, Chem. Rev. 1994, 94, 243
57. A. D. Slepkov, F. A. Hegmann, S. Eisler, E. Elliott, R. R. Tykwinski, J. Chem. Phys. 2004, 120, 6807
58. F. Terenziani, C. Katan, E. Badaeva, S. Tretiak, M. Blanchard-Desce, Adv. Mater. 2008, 20, 4641
59. P. A. Bouit, K. Kamada, P. Feneyrou, G. Berginc, L. Toupet, O. Maury, C. Andraud, Adv. Mater. 2009, 21, 1151.
60. J. L. Toto, T. T. Toto, C. P. de Melo, B. Kirtman, K. Robins, J. Chem. Phys. 1996, 104, 8586
61. S. Tretiak, V. Chernyak, S. Mukamel, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 4656
62. L. N. Oliveira, O. A. V. Amaral, M. A. Castro, T. L. Fonseca, Chem. Phys. 2003, 289, 221
63. L. Ferrighi, L. Frediani, C. Cappelli, P. Salek, H. Ågren, T. Helgaker, K. Ruud, Chem. Phys. Lett. 2006, 425, 267
64. P. A. Limacher, K. V. Mikkelsen, H. P. Lüthi, J. Chem. Phys. 2009, 130, 194114
65. W. Chen, G. Yu, F. L. Gu, Y. Aoki, Chem. Phys. Lett. 2009, 474, 175
66. S. Zein, F. Delbecq, D. Simon, Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 694
67. R. Zaleśny, O. Loboda, K. Iliopoulos, G. Chatzikyriakos, S. Couris, G. Rotas, N. Tagmatarchis, A. Avramopoulos, M. G. Papadopoulos, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 373.
68. I. Paci, J. C. Jonhson, X. Chen, G. Rana, D. Popovic, D. E. David, A. J. Nozik, M. A. Ratner, J. Michl, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16546
69. Z. Delen, P. M. Lathi, J. Org. Chem. 2006, 71, 9341
70. J. Huang, M. Kertesz, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 1634
71. C. Train, L. Norel, M. Baumgarten, Coord. Chem. Rev. 2009, 253, 2342
72. S. Di Motta, F. Negri, D. Fazzi, C. Castiglioni, E. V. Canesi, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3334
73. R. Ponce Ortiz, J. Casado, S. R. Gonzalez, V. Hernandez, J. T. Lopez Navarrete, P. M. Viruela, E. Orti, K. Takimya, T. Otsubo, Chem. Eur. J. 2010, 16, 470
74. G. Trinquier, N. Suaud, J. P. Malrieu, Chem. Eur. J. 2010, 16, 8762
75. Y. H. Tian, M. Kertesz, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10648
76. D. Fazzi, E. V. Canesi, F. Negri, C. Bertarelli, C. Castiglioni, ChemPhysChem 2010, 11, 3685
77. P. J. Boratyński, M. Pink, S. Rajca, A. Rajca, Angew. Chem. 2010, 122, 5459
78. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 5591
79. H. Wang, Combust. Inst. 2011, 33, 41
80. C. Lambert, Angew. Chem. 2011, 123, 1794
81. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1756.
82. K. Nakasuji, K. Yoshida, I. Murata, Chem. Lett. 1982, 969
83. K. Ohashi, T. Kubo, T. Masui, K. Yamamoto, K. Nakasuji, T. Takui, Y. Kai, I. Murata, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2018
84. T. Kubo, K. Yamamoto, K. Nakasuji, T. Takui, Tetrahedron Lett. 2001, 42, 7997
85. K. Nakasuji, T. Kubo, Bull. Chem. Soc. Jpn. 2004, 77, 1791
86. T. Kubo, M. Sakamoto, K. Nakasuji, Polyhedron 2005, 24, 2522
87. T. Kubo, A. Shimizu, M. Sakamoto, M. Uruichi, K. Yakushi, M. Nakano, D. Shiomi, K. Sato, T. Takui, Y. Morita, K. Nakasuji, Angew. Chem. 2005, 117, 6722
88. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 6564
89. V. Zaitsev, S. V. Rosokha, M. Head-Gordon, J. K. Kochi, J. Org. Chem. 2006, 71, 520
90. T. Kubo, A. Shimizu, M. Uruichi, K. Yakushi, M. Nakano, D. Shiomi, K. Sato, T. Takui, Y. Morita, K. Nakasuji, Org. Lett. 2007, 9, 81
91. L. Beer, S. K. Mandal, R. W. Reed, R. T. Oakley, F. S. Tham, B. Donnadieu, R. C. Haddon, Cryst. Growth Des. 2007, 7, 802
92. S. K. Pal, M. E. Itkis, F. S. Tham, R. W. Reed, R. T. Oakley, R. C. Haddon, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3942
93. A. Shimizu, M. Uruichi, K. Yakushi, H. Matsuzaki, H. Okamoto, M. Nakano, Y. Hirao, K. Matsumoto, H. Kurata, T. Kubo, Angew. Chem. 2009, 121, 5590
94. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 5482
95. P. Bag, M. E. Itkis, S. K. Pal, B. Donnadieu, F. S. Tham, H. Park, J. A. Schlueter, T. Siegrist, and, R. C. Haddon, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2684.
96. T. Leininger, H. Stoll, H.-J. Werner, A. Savin, Chem. Phys. Lett. 1997, 275, 151
97. H. Iikura, T. Tsuneda, T. Yanai, K. Hirao, J. Chem. Phys. 2001, 115, 3540
98. Y. Tawada, T. Tsuneda, S. Yanagisawa, T. Yanai, K. Hirao, J. Chem. Phys. 2004, 120, 8425.
99. Gaussian 09 (Revision A.02), M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, N. J. Millam, M. Klene, J. E. Knox, 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, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, Ã- Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox, Gaussian, Inc., Wallingford CT, USA, 2009.
100. E. H. Lieb, Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 1201
101. A. A. Ovchinnikov, Theor. Chim. Acta 1978, 47, 297.
102. L. Salem, C. Rowland, Angew. Chem. 1972, 84, 86-106
103. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1972, 11, 92.
104. M. Nakano, I. Shigemoto, S. Yamada, K. Yamaguchi, J. Chem. Phys. 1995, 103, 4175.
105. H. Sekino, R. J. Bartlett, J. Chem. Phys. 1993, 98, 3022.
106. B. Champagne, B. Botek, M. Nakano, T. Nitta, K. Yamaguchi, J. Chem. Phys. 2005, 122, 114315.
107. R. Kishi, S. Bonness, K. Yonda, H. Takahashi, M. Nakano, E. Botek, B. Champagne, T. Kubo, K. Kamada, K. Ohta, T. Tsuneda, J. Chem. Phys. 2010, 132, 094107
108. S. Bonness, H. Fukui, K. Yoneda, R. Kishi, B. Champagne, E. Botek, M. Nakano, Chem. Phys. Lett. 2010, 493, 195.
109. K. Yamaguchi, in Self-Consistent Field: Theory and Applications (Eds:, R. Carbo, M. Klobukowski,), Elsevier, Amsterdam, 1990, pp. 727
110. E. F. Hayes, A. K. Q. Siu, J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 2090
111. K. Takatsuka, T. Fueno, K. Yamaguchi, Theor. Chim. Acta. 1978, 48, 175
112. V. N. Staroverov, E. Davidson, Chem. Phys. Lett. 2000, 330, 161
113. M. Head-Gordon, Chem. Phys. Lett. 2003, 372, 508
114. M. Nakano, H. Fukui, T. Minami, K. Yoneda, Y. Shigeta, R. Kishi, B. Champagne, E. Botek, T. Kubo, K. Ohta, K. Kamada, Theoret. Chem. Acc. 2011, DOI: 10.1007/s00 214-010-0871-y.
115. S. Yamanaka, M. Okumura, M. Nakano, K. Yamaguchi, J. Mol. Struct. 1994, 310, 205.
116. H. D. Cohen, C. C. J. Roothaan, J. Chem. Phys. 1965, 43, S 34.