Structural properties of metal-organic frameworks within the density-functional based tight-binding method

Physica Status Solidi (B) Basic Research

Volumn 249, Issue 2, 2012, Pages 335-342

  Lukose, Binit ^a   Supronowicz, Barbara ^a   St Petkov, Petko ^b   Frenzel, Johannes ^c   Kuc, Agnieszka B ^a   Seifert, Gotthard ^d   Vayssilov, Georgi N ^b   Heine, Thomas ^a  

^a JACOBS UNIVERSITY BREMEN   (Germany)

^b UNIVERSITY OF SOFIA   (Bulgaria)

^c RUHR UNIVERSITY BOCHUM   (Germany)

^d DRESDEN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Germany)

Author keywords

Adsorption properties; Density functional theory; DFTB; Metal organic frameworks; Structural properties

Indexed keywords

ALUMINA; ALUMINUM OXIDE; BINDING ENERGY; ELECTRONIC PROPERTIES; II-VI SEMICONDUCTORS; METAL-ORGANIC FRAMEWORKS; METALS; ORGANOMETALLICS; STRUCTURAL PROPERTIES; ZINC OXIDE;

ADSORPTION PROPERTIES; DENSITY FUNCTIONAL BASED TIGHT BINDINGS; DENSITY FUNCTIONAL-BASED TIGHT BINDING METHODS; DENSITY-FUNCTIONAL METHODS; DFTB; GRADIENT CORRECTED DENSITY FUNCTIONAL; HYBRID DENSITY FUNCTIONAL CALCULATIONS; METALORGANIC FRAMEWORKS (MOFS);

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 84856035212     PISSN: 03701972     EISSN: 15213951     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/pssb.201100634     Document Type: Article

References (77)

1. E. A. Tomic, J. Appl. Polym Sci. 9, 3745 (1965).
2. M. Eddaoudi, D. B. Moler, H. L. Li, B. L. Chen, T. M. Reineke, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, Acc. Chem. Res. 34, 319 (2001).
3. M. Eddaoudi, H. L. Li, T. Reineke, M. Fehr, D. Kelley, T. L. Groy, and O. M. Yaghi, Top. Catal. 9, 105 (1999).
4. B. F. Hoskins and R. Robson, J. Am. Chem. Soc. 111, 5962 (1989).
5. K. Schlichte, T. Kratzke, and S. Kaskel, Microporous Mesoporous Mater. 73, 81 (2004).
6. J. L. C. Rowsell, A. R. Millward, K. S. Park, and O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 126, 5666 (2004).
7. O. M. Yaghi, M. O'Keeffe, N. W. Ockwig, H. K. Chae, M. Eddaoudi, and J. Kim, Nature 423, 705 (2003).
8. M. Eddaoudi, J. Kim, N. Rosi, D. Vodak, J. Wachter, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, Science 295, 469 (2002).
9. M. O'Keeffe, M. Eddaoudi, H. L. Li, T. Reineke, and O. M. Yaghi, J. Solid State Chem. 152, 3 (2000).
10. S. S. Y. Chui, S. M. F. Lo, J. P. H. Charmant, A. G. Orpen, and I. D. Williams, Science 283, 1148 (1999).
11. A. P. Cote, A. I. Benin, N. W. Ockwig, M. O'Keeffe, A. J. Matzger, and O. M. Yaghi, Science 310, 1166 (2005).
12. A. P. Cote, H. M. El-Kaderi, H. Furukawa, J. R. Hunt, and O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc. 129, 12914 (2007).
13. H. M. El-Kaderi, J. R. Hunt, J. L. Mendoza-Cortes, A. P. Cote, R. E. Taylor, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, Science 316, 268 (2007).
14. S. Wan, J. Guo, J. Kim, H. Ihlee, and D. L. Jiang, Angew. Chem. 120, 8958 (2008).
15. S. Wan, J. Guo, J. Kim, H. Ihlee, and D. L. Jiang, Angew. Chem. 121, 5547 (2009).
16. B. Lukose, A. Kuc, J. Frenzel, and T. Heine, Beilstein J. Nanotechnol. 1, 60 (2010).
17. B. Lukose, A. Kuc, and T. Heine, Chem. Eur. J. 17, 2388 (2011).
18. D. S. Marlin, D. G. Cabrera, D. A. Leigh, and A. M. Z. Slawin, Angew. Chem. Int. Ed. 45, 77 (2006).
19. I. Krkljus and M. Hirscher, Microporous Mesoporous Mater. 142, 725 (2011).
20. M. Hirscher, Handbook of Hydrogen Storage (Wiley-VCH, Weinheim, 2010).
21. H. Kitagawa, Nature Chem. 1, 689 (2009).
22. M. Sadakiyo, T. Yamada, and H. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc. 131, 9906 (2009).
23. T. Yamada, M. Sadakiyo, and H. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc. 131, 3144 (2009).
24. K. S. Jeong, Y. B. Go, S. M. Shin, S. J. Lee, J. Kim, O. M. Yaghi, and N. Jeong, Chem. Sci. 2, 877 (2011).
25. R. Schmid and M. Tafipolsky, J. Am. Chem. Soc. 130, 12600 (2008).
26. M. Tafipolsky, S. Amirjalayer, and R. Schmid, J. Comput. Chem. 28, 1169 (2007).
27. M. Tafipolsky, S. Amirjalayer, and R. Schmid, J. Phys. Chem. C 114, 14402 (2010).
28. A. Warshel and M. Levitt, J. Mol. Biol. 103, 227 (1976).
29. G. Seifert, D. Porezag, and T. Frauenheim, Int. J. Quantum Chem. 58, 185 (1996).
30. A. F. Oliveira, G. Seifert, T. Heine, and H. A. Duarte, J. Braz. Chem. Soc. 20, 1193 (2009).
31. D. Porezag, T. Frauenheim, T. Köhler, G. Seifert, and R. Kaschner, Phys. Rev. B 51, 12947 (1995).
32. T. Frauenheim, G. Seifert, M. Elstner, Z. Hajnal, G. Jungnickel, D. Porezag, S. Suhai, and R. Scholz, Phys. Status Solidi B 217, 41 (2000).
33. M. Elstner, Theor. Chem. Acc. 116, 316 (2006).
34. D. Riccardi, P. Schaefer, Y. Yang, H. B. Yu, N. Ghosh, X. Prat-Resina, P. Konig, G. H. Li, D. G. Xu, H. Guo, M. Elstner, and Q. Cui, J. Phys. Chem. B 110, 6458 (2006).
35. I. Lula, A. L. Denadai, J. M. Resende, F. B. de Sousa, G. F. de Lima, D. Pilo-Veloso, T. Heine, H. A. Duarte, R. A. S. Santos, and R. D. Sinisterra, Peptides 28, 2199 (2007).
36. P. Phatak, N. Ghosh, H. B. Yu, Q. Cui, and M. Elstner, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 19672 (2008).
37. T. Heine, H. F. Dos Santos, S. Patchkovskii, and H. A. Duarte, J. Phys. Chem. A 111, 5648 (2007).
38. X. Zhu, P. Koenig, M. Hoffmann, A. Yethiraj, and Q. Cui, J. Comput. Chem. 31, 2063 (2010).
39. M. Sternberg, P. Zapol, and L. A. Curtiss, Mol. Phys. 103, 1017 (2005).
40. K. Walzer, M. Sternberg, and M. Hietschold, Surf. Sci. 415, 376 (1998).
41. G. Seifert, R. Kaschner, M. Schone, and G. Pastore, J. Phys.: Condens. Matter 10, 1175 (1998).
42. W. Munch, K. D. Kreuer, W. Silvestri, J. Maier, and G. Seifert, Solid State Ion. 145, 437 (2001).
43. Ch. Zhang, Z. Zhang, S. Wang, H. Li, J. M. Dong, N. S. Xing, Y. Q. Guo, and W. Li, Solid State Commun. 142, 477 (2007).
44. R. Astala, M. Kaukonen, R. M. Nieminen, and T. Heine, Phys. Rev. B 61, 2973 (2000).
45. V. V. Ivanovskaya, T. Heine, S. Gemming, and G. Seifert, Phys. Status Solidi B 243, 1757 (2006).
46. F. L. Deepak, R. Popovitz-Biro, Y. Feldman, H. Cohen, A. Enyashin, G. Seifert, and R. Tenne, Chem.-Asian J. 3, 1568 (2008).
47. G. Seifert, J. Phys. Chem. A 111, 5609 (2007).
48. N. Otte, M. Scholten, and W. Thiel, J. Phys. Chem. A 111, 5751 (2007).
49. A. Kuc, A. Enyashin, and G. Seifert, J. Phys. Chem. B 111, 8179 (2007).
50. T. Watanabe and D. S. Sholl, J. Chem. Phys. 133, 094509 (2010).
51. L. Grajciar, O. Bludsky, and P. Nachtigall, J. Phys. Chem. Lett. 1, 3354 (2010).
52. M. Elstner, D. Porezag, G. Jungnickel, J. Elsner, M. Haugk, T. Frauenheim, S. Suhai, and G. Seifert, Phys. Rev. B 58, 7260 (1998).
53. M. Elstner, Q. Cui, P. Munih, E. Kaxiras, T. Frauenheim, and M. Karplus, J. Comput. Chem. 24, 565 (2003).
54. L. Zhechkov, T. Heine, S. Patchkovskii, G. Seifert, and H. A. Duarte, J. Chem. Theor. Comput. 1, 841 (2005).
55. deMonNano: online at.
56. C. T. Lee, W. T. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B 37, 785 (1988).
57. A. D. Becke, Phys. Rev. A 38, 3098 (1988).
58. W. R. Wadt and P. J. Hay, J. Chem. Phys. 82, 284 (1985).
59. L. E. Roy, P. J. Hay, and R. L. Martin, J. Chem. Theory Comput. 4, 1029 (2008).
60. A. W. Ehlers, M. Bohme, S. Dapprich, A. Gobbi, A. Hollwarth, V. Jonas, K. F. Kohler, R. Stegmann, A. Veldkamp, and G. Frenking, Chem. Phys. Lett. 208, 111 (1993).
61. Gaussian 09, Revision A.1, 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, J. M. 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, Ö. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, and D. J. Fox, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2009.
62. J. VandeVondele, M. Krack, F. Mohamed, M. Parinello, T. Chassaing, and J. Hutter, Comput. Phys. Commun. 167, 103 (2005).
63. CP2K, 2000-2004.
64. S. Goedecker, M. Teter, and J. Hutter, J. Phys. Rev. B 54, 1703 (1996).
65. G. Lippert, J. Hutter, and M. Parrinello, Theor. Chem. Acc. 103, 124 (1999).
66. Gaussian 98, Revision A.6, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, V. G. Zakrzewski, J. A. Montgomery, Jr., R. E. Stratmann, J. C. Burant, S. Dapprich, J. M. Millam, A. D. Daniels, K. N. Kudin, M. C. Strain, O. Farkas, J. Tomasi, V. Barone, M. Cossi, R. Cammi, B. Mennucci, C. Pomelli, C. Adamo, S. Clifford, J. Ochterski, G. A. Petersson, P. Y. Ayala, Q. Cui, K. Morokuma, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. Cioslowski, J. V. Ortiz, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. Gomperts, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, C. Gonzalez, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, J. L. Andres, C. Gonzalez, M. Head-Gordon, E. S. Replogle, and J. A. Pople, Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 1998.
67. J. VandeVondele and J. Hutter, J. Chem. Phys. 127, 114105 (2007).
68. N. L. Rosi, J. Eckert, M. Eddaoudi, D. T. Vodak, J. Kim, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, Science 300, 1127 (2003).
69. H. K. Chae, D. Y. Siberio-Perez, J. Kim, Y. Go, M. Eddaoudi, A. J. Matzger, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, Nature 427, 523 (2004).
70. N. Klein, I. Senkovska, K. Gedrich, U. Stoeck, A. Henschel, U. Mueller, and S. Kaskel, Angew. Chem. Int. Ed. 48, 9954 (2009).
71. H. Furukawa, N. Ko, Y. B. Go, N. Aratani, S. B. Choi, E. Choi, A. O. Yazaydin, R. Q. Snurr, M. O'Keeffe, J. Kim Jaheon, and O. M. Yaghi, Science 329, 424 (2010).
72. T. Loiseau, C. Serre, C. Huguenard, G. Fink, F. Taulelle, M. Henry, T. Bataille, and G. Ferey, Chem. Eur. J. 10, 1373 (2004).
73. L. Zhao, O. Yang, Q. Ma, C. L. Zhong, J. G. Mi, and D. H. Liu, J. Mol. Model. 17, 227 (2011).
74. S. Amirjalayer and M. Tafipolsky, R. J. Phys. Chem. C 115, 115133 (2011).
75. K. W. Chapman, G. J. Halder, and P. J. Chupas, J. Am. Chem. Soc. 130, 10524 (2008).
76. L.-M. Yang, P. Vajeeston, P. Ravindran, H. Fjellvag, and M. Tilset, Inorg. Chem. 49, 10283 (2010).
77. D. F. Bahr, J. A. Reid, W. M. Mook, C. A. Bauer, R. Stumpf, A. J. Skulan, N. R. Moody, B. A. Simmons, M. M. Shindel, and M. D. Allendorf, Phys. Rev. B 76, 184106 (2007).