Three-stage transformation pathway from nanodiamonds to fullerenes

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 115, Issue 30, 2011, Pages 8327-8334

  Sorkin, Anastassia ^a   Tay, Bengkang ^a   Su, Haibin ^a,b  

^a NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

^b INSTITUTE OF HIGH PERFORMANCE COMPUTING   (Singapore)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARBON ATOMS; CARBON CHAINS; DENSITY FUNCTIONALS; ENERGY PROFILE; FULLERENE-LIKE STRUCTURES; NANO-DIAMONDS; ONION LIKE FULLERENES; STRUCTURE EVOLUTION; TIGHT BINDING MOLECULAR DYNAMICS; TIME-RESOLVED; TRANSFORMATION PATHWAYS;

ATOMS; FULLERENES; HEATING; MOLECULAR DYNAMICS;

DIAMONDS;

EID: 79960916678     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp200449f     Document Type: Article

References (85)

1. Kroto, H. W.; Heath, J. R.; O'Brien, S. C.; Curl, R. F.; Smalley, R. E. Nature 1985, 318, 162-163
2. Krätschmer, W.; Lamb, L. D.; Fostiropoulos, K.; Huffman, D. R. Nature 1990, 347, 354-358
3. Iijima, S. Nature 1991, 354, 56-58
4. Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A. Science 2004, 306, 666-669
5. Smith, B. W.; Monthioux, M.; Luzzi, D. E. Nature 1998, 396, 323-324
6. Nasibulin, A. G.; Pikhitsa, P. V.; Jiang, H.; Brown, D. P.; Krasheninnikov, A. V.; Anisimov, A. S.; Queipo, P.; Moisala, A.; Gonzalez, D.; Lientschnig, G.; Hassanien, A.; Shandakov, S. D.; Lolli, G.; Resasco, D. E.; Choi, M.; Tománek, D.; Kauppinen, E. I. Nat. Nanotechnol. 2007, 3, 156-161
7. Gerhardt, Ph.; Löffler, S.; Homann, K. H. Chem. Phys. Lett. 1987, 137, 306-310
8. Howard, J. B.; McKinnon, J. T.; Makarovsky, Y.; Lafleur, A. L.; Johnson, M. E. Nature 1991, 352, 139-141
9. Diederich, F.; Whetten, R. L. Acc. Chem. Res. 1992, 25, 119-126
10. Ugarte, D. Nature 1992, 359, 707-709
11. Daly, T. K.; Buseck, P. R.; Williams, P.; Lewis, C. F. Science 1993, 259, 1599-1601
12. Becker, L.; Bada, J. L.; Winans, R. E.; Hunt, J. E.; Bunch, T. E.; French, B. M. Science 1994, 265, 642-645
13. Heymann, D.; Chibante, L. P. F.; Brooks, R. R.; Wolbach, W. S.; Smalley, R. E. Science 1994, 265, 645-647
14. Miki-Yoshida, M.; Castillo, R.; Ramos, S.; Rendón, L.; Tehuacanero, S.; Zou, B. S.; José-Yacamán, M. Carbon 1994, 32, 231-246
15. Banhart, F.; Ajayan, P. M. Nature 1996, 382, 433-435
16. van Orden, A.; Saykally, R. J. Chem. Rev. 1998, 98, 2313-2358
17. Kietzmann, H.; Rochow, R.; Ganteför, G.; Eberhardt, W.; Vietze, K.; Seifert, G.; Fowler, P. W. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 5378-5381
18. Piskoti, C.; Yarger, J.; Zetti, A. Nature 1998, 393, 771-774
19. Ajayan, P. M. Chem. Rev. 1999, 99, 1787-1799
20. Li, Y. B.; Wei, B. Q.; Liang, J.; Yu, Q.; Wu, D. H. Carbon 1999, 37, 493-497
21. Prinzbach, H.; Weiler, A.; Landenberger, P.; Wahl, F.; Wörth, J.; Scott, L. T.; Gelmont, M.; Olevano, D.; Issendorff, B. V. Nature 2000, 407, 60-63
22. Becker, L.; Poreda, R. J.; Hunt, A. J.; Bunch, T. E.; Rampino, M. Science 2001, 291, 1530-1533
23. Chen, X. H.; Deng, F. M.; Wang, J. X.; Yang, H. S.; Wu, G. T.; Zhang, X. B; Peng, J. C.; Li, W. Z. Chem. Phys. Lett. 2001, 336, 201-204
24. Sano, N.; Wang, H.; Chhowalla, M.; Alexandrou, I.; Amaratunga, G. A. J. Nature 2001, 414, 506-507
25. Cataldo, F.; Keheyan, Y. Fullerenes, Nanotubes, Carbon Nanostruct. 2002, 10, 313-332
26. Sano, N.; Wang, H.; Alexandrou, I.; Chhowalla, M.; Teo, K. B. K.; Amaratunga, G. A. J.; Iimura, K. J. Appl. Phys. 2002, 92, 2783-2788
27. Thune, E.; Cabioc'h, Th.; Jaouen, M.; Bodart, F. Phys. Rev. B 2003, 68, 115434
28. Chhowalla, M.; Wang, H.; Sano, N.; Teo, K. B. K.; Lee, S. B.; Amaratunga, G. A. J. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 155504
29. Su, H. B.; Goddard, W. A., III; Zhao, Y. Nanotechnology 2007, 17, 5691-5695
30. Zhu, X.; Su, H. B. Phys. Rev. B 2009, 79, 165401
31. Robertson, D. H.; Brenner, D. W.; White, C. T. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6133-6135
32. Chelikowsky, J. R. Phys. Rev. B 1992, 45, 12062-12070
33. Schweigert, V. A.; Alexandrov, A. L.; Morokov, Y. N.; Bedanov, V. M. Chem. Phys. Lett. 1995, 235, 221-229
34. Strout, D. L.; Scuseria, G. E. J. Phys. Chem. 1996, 100, 6492-6498
35. László, I. Europhys. Lett. 1998, 44, 741-746
36. Yamaguchi, Y.; Maruyama, S. Chem. Phys. Lett. 1998, 286, 336-342
37. Fugaciu, F.; Hermann, H.; Seifert, G. Phys. Rev. B 1999, 60, 10711-10714
38. Mishra, R. K.; Lin, Y. -T.; Lee, S. -L. J. Chem. Phys. 2000, 112, 6355-6364
39. Lee, G.-D.; Wang, C. Z.; Yu, J.; Yoon, E.; Ho, K. M. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 265701
40. Zheng, G; Irle, S.; Morokuma, K. J. Chem. Phys. 2005, 122, 014708
41. Khan, S. D.; Ahmad, S. Nanotechnology 2006, 17, 4654-4658
42. Irle, S.; Zheng, G.; Wang, Z.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 14531-14545
43. Bródka, A.; Zerda, T. W.; Burian, A. Diam. Relat. Mater. 2006, 15, 1818-1821
44. Su, H. B.; Nielsen, R. J.; van Duin, A.; Goddard, W. A., III Phys. Rev. B 2007, 75, 134107
45. Bogana, M. P.; Colombo, L. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2007, 86, 275-281
46. Lau, D. W. M.; McCulloch, D. G.; Marks, N. A.; Masden, N. R.; Rode, A. V. Phys. Rev. B 2007, 75, 233408
47. Bródka, A.; Hawełek, Ł.; Burian, A.; Tomita, S.; Honkimäki, V. J. Mol. Struct. 2008, 887, 34-40
48. Leyssale, J. -M.; Vignoles, G. L. Chem. Phys. Lett. 2008, 454, 299-304
49. Powles, R. C.; Marks, N. A.; Lau, D. W. M. Phys. Rev. B 2009, 79, 075430
50. Chevrot, G.; Bourasseau, E.; Pineau, N.; Maillet, J. -B. Carbon 2009, 47, 3392-3402
51. Kuznetsov, V. L.; Chuvilin, A. L.; Butenko, Yu. V.; Mal'kov, I.Yu.; Titov, V. M. Chem. Phys. Lett. 1994, 222, 343-348
52. Tomita, S.; Sakurai, T.; Ohta, H.; Fujii, M.; Hayashi, S. J. Chem. Phys. 2001, 114, 7477-7482
53. Gruen, D. M.; Shenderova, O. A.; Vul', A. Ya. Synthesis, Properties and Applications of Ultrananocrystalline Diamond; NATO Science Series; Springer: New York, 2005.
54. Qiao, Z.; Li, J.; Zhao, N.; Shi, C.; Nash, P. Scr. Mater. 2006, 54, 225-229
55. Butenko, Yu. V.; Kuznetsov, V. L.; Paukshtis, E. A.; Stadnichenko, A. I.; Mazov, I. N.; Moseenkov, S. I.; Boronin, A. I.; Kosheev, S. V. Fullerenes, Nanotubes, Carbon Nanostruct. 2006, 14, 557-554
56. Baidakova, M.; Vul', A. J. Phys. D: Appl. Phys. 2007, 40, 6300-6311
57. Winter, N. W.; Ree, F. H. J. Comput.-Aided Mater. Des. 1998, 5, 279-294
58. Ree, F. H.; Winter, N. W.; Glosli, J. N.; Viecelli, J. A. Phys. B (Amsterdam, Neth.) 1999, 265, 223-229
59. Hermann, H.; Fugaciu, F.; Seifert, G. Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 63-65
60. Barnard, A. S.; Russo, S. P.; Snook, I. K. J. Chem. Phys. 2003, 118, 5094-5097
61. Barnard, A. S.; Russo, S. P.; Snook, I. K. Diamond Relat. Mater. 2003, 12, 1867-1872
62. Raty, J. -Y.; Galli, G. Nat. Mater. 2003, 2, 792-795
63. Raty, J. -Y.; Galli, G.; Bostedt, C.; van Buuren, T. W.; Terminello, L. J. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 037401
64. Frauenheim, Th.; Weich, F.; Köhler, Th.; Uhlmann, S. Phys. Rev. B 1995, 52, 11492-11501
65. Widany, J.; Weich, F.; Köhler, Th.; Porezag, D; Frauenheim, Th. Diam. Relat. Mater. 1996, 5, 1031-1041
66. Horsfield, A. P. Phys. Rev. B 1997, 56, 6594-6602
67. Horsfield, A. P.; Bratkowsky, A. M. J. Phys.: Condens. Matter 2000, 12, R1-R24
68. Kenny, S. D.; Horsfield, A. P.; Fujitani, H. Phys. Rev. B 2000, 62, 4899-4905
69. Frauenheim, Th.; Jungnickel, G.; Köhler, Th.; Stephan, U. J. Non-Cryst. Solids 1995, 182, 186-197
70. Kohary, K.; Kugler, S.; Hajnal, Z.; Köhler, Th.; Frauenheim, Th.; Kátai, S.; Deák, P. Diamond Relat. Mater. 2002, 11, 513-518
71. Yao, Y.; Liao, M. Y.; Köhler, Th.; Frauenheim, Th.; Zhang, R. Q.; Wang, Z. G.; Lifshitz, Y.; Lee, S. T. Phys. Rev. B 2005, 72, 035402
72. Jungnickel, G.; Latham, C. D.; Heggie, M. I.; Frauenheim, Th. Diamond Relat. Mater. 1995, 5, 102-107
73. Frauenheim, Th.; Köhler, Th.; Sternberg, M.; Porezag, D.; Pederson, M. R. Thin Solid Films 1996, 272, 314-330
74. Astala, R.; Kaukonen, M.; Nieminen, R. M.; Jungnickel, G.; Frauenheim, Th. Phys. Rev. B 2001, 63, 081402
75. Mehrez, H.; Svizhenko, A.; Anantram, M. P.; Elstner, M.; Frauenheim, Th. Phys. Rev. B 2005, 71, 155421
76. Lin, C. S.; Zhang, R. Q.; Niehaus, T. A.; Frauenheim, Th. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 4069-4073
77. Malola, S.; Häkkinen, H.; Koskinen, P. Phys. Rev. B 2008, 77, 155412
78. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100
79. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
80. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
81. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33-38
82. Adler, J.; Hashibon, A.; Schreiber, N.; Sorkin, A.; Sorkin, S.; Wagner, G. Comput. Phys. Commun. 2002, 147, 665-669
83. Fowler, P. W.; Manolopoulos, D. E. An Atlas of Fullerenes; Dover Publication Inc.: Mineola, NY, 2006.
84. 2, carbon chains of 3-7 atoms, and even small rings. For example, the fullerene with 124 atoms, obtained from the nanodiamond cluster with 172 atoms, contains 11-fold ring inside as shown by the dark blue ring inside the fullerene at 3500 K in Figure 4.
85. De Vita, A.; Galli, G.; Canning, A.; Car, R. Nature 1996, 379, 523-526