Structural and static electric response properties of highly symmetric lithiated silicon cages: Theoretical predictions

Journal of Computational Chemistry

Volumn 33, Issue 10, 2012, Pages 1068-1079

  Koukaras, Emmanuel N ^a   Zdetsis, Aristides D ^a   Karamanis, Panaghiotis ^b   Pouchan, Claude ^b   Avramopoulos, Aggelos ^c   Papadopoulos, Manthos G ^c  

^a UNIVERSITY OF PATRAS   (Greece)

^b UNIVERSITÉ DE PAU ET DES PAYS DE L'ADOUR   (France)

^c INSTITUTE OF BIOLOGY   (Greece)

Author keywords

cage clusters; clusters; fullerenes; hyperpolarizability; silicon

Indexed keywords

AB INITIO; CAGE CLUSTERS; CLUSTERS; CONFIGURATION INTERACTION SINGLES; DENSITY FUNCTIONAL THEORY CALCULATIONS; DENSITY FUNCTIONALS; ELECTRIC RESPONSE; ENERGY HYPERSURFACES; HARTREE-FOCK; HIGH SYMMETRY; HYPERPOLARIZABILITY; LI ATOMS; LOW-LYING EXCITED STATE; MOLECULAR ORBITAL GAP; SECOND HYPERPOLARIZABILITIES; SI ATOMS; SILICON CAGES; SYSTEMATIC STUDY; THEORETICAL PREDICTION;

ATOMS; BINDING ENERGY; CALCULATIONS; COATINGS; ELECTRIC PROPERTIES; FULLERENES; LITHIUM; QUANTUM CHEMISTRY; SILICON;

CRYSTAL ATOMIC STRUCTURE;

FULLERENE DERIVATIVE; LITHIUM; SILICON DERIVATIVE;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; QUANTUM THEORY; STATIC ELECTRICITY;

FULLERENES; LITHIUM; MODELS, MOLECULAR; QUANTUM THEORY; SILICON COMPOUNDS; STATIC ELECTRICITY;

EID: 84858341128     PISSN: 01928651     EISSN: 1096987X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.22938     Document Type: Article

References (92)

1. (a), E. D. Jemmis, D. Poppinger, P. v. R. Schleyer, J. A. Pople, J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 5796
2. (b), Y. Apeloig, P v. R. Schleyer, J. S. Binkley, J. A. Pople, W. L. Jorgensen, Tetrahedron Lett. 1976, 17, 3923
3. (c), E. D. Jemmis, J. Chandrasekhar, P. v. R. Schleyer, J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 2848.
4. (a), S. M. Bachrach, J. V. Miller, Jr., J. Org. Chem. 2002, 67, 7389
5. (b), B. J. Smith, Chem. Phys. Lett. 1993, 207, 403.
6. S. G. Raptis, M. G. Papadopoulos, A. J. Sadlej, Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 3393.
7. (a), D.F. Eaton, Science 1991, 253, 281
8. (b), W. Chen, Z. R. Li, D. Wu, Y. Li, C. C. Sun, F. L. Gu, Y. J. Aoki, Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1072
9. (c), B. Champagne, M. Spassova, J. B. Jadin, B. Kirtman, J. Chem. Phys. 2002, 116, 3935
10. (d), H. L. Xu, Z. R. Li, Z. R. Wu, B. Q. Wang, Y. Li, F. L. Gu, Y. J. Aoki, Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2967
11. (e), N. S. Murthy, L. W. Shacklette, R. H. Baughman, Phys. Rev. B 1989, 40, 12550.
12. H. W. Kroto, H. W. Weath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, R. E. Smalley, Nature (London) 1985, 318, 162.
13. (a), A. F. Hebard, M. J. Rosseinsky, R. C. Haddon, D. W. Murphy, T. T. M. Glarum, T. T. M. Palstra, A. P. Ramirez, A. R. Kortan, Nature 1991, 350, 600
14. (b), R. C. Haddon, A. F. Hebard, M. J. Rosseinsky, D. W. Murphy, S. J. Duclos, K. B. Lyons, B. Miller, J. M. Rosamilia, R. M. Fleming, A. R. Kortan, S. H. Glarum, A. V. Makhija, A. J. Muller, R. H. Eick, S. M. Zahurak, R. Tycko, G. Dabbagh, F. A. Thiel, Nature 1991, 350, 320.
15. (a), K. R. S. Chandrakumar, S. K. Ghosh, Nano Lett. 2008, 8, 13
16. (b), G. E. Froudakis, Nano Lett. 2001, 1, 531.
17. (a), Q. Sun, P. Jena, Q. Wang, M. Marquez, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9741
18. (b), G. Mpourmpakis, E. Tylianakis, G. E. Froudakis, Nano Lett. 2007, 7, 1893.
19. A. D. Zdetsis, J. Chem. Phys. 2007, 127, 214306.
20. J. C. Santos, M. Contreras, G. Merino, Chem. Phys. Lett. 2010, 496, 172.
21. (a), W. Tiznado, N. Perez-Peralta, R. Islas, A. Toro-Labbe, J. M. Ugalde, G. Merino, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9426
22. (b), N. Perez-Peralta, M. Contreras, W. Tiznado, J. Stewart, K. J. Donald, G. Merino, Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 12975.
23. A. D. Zdetsis, P. W. Fowler, R. W. A. Havenith, Mol. Phys. 2008, 106, 1803.
24. W. Nie, Adv. Mater. 1993, 5, 520.
25. P. C. Ray, Chem. Rev. 2010, 110, 5332.
26. (a), P. C. Lu, S. Nagase, Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 115506
27. (b), V. Kumar, Eur. Phys. J. D 2003, 24, 227
28. (c), G. Mpourmpakis, G. E. Froudakis, A. N. Andriotis, M. Menon, Phys. Rev. B 2003, 68, 125407
29. (d), E. N. Koukaras, C. S. Garoufalis, A. D. Zdetsis, Phys. Rev. B 2006, 73, 235417
30. (e), A. D. Zdetsis, Phys. Rev. B 2007, 75, 085409
31. (f), A. D. Zdetsis, E. N. Koukaras, C. S. J. Garoufalis, Math. Chem. 2009, 46, 971.
32. (a), A. D. Zdetsis, Phys. Rev. B 2007, 76, 075402
33. (b), A. D. Zdetsis, Phys. Rev. B 2009, 80, 195417
34. (c), R. J. Singh, Phys. Condens. Matter 2008, 20, 045226
35. (d), A. D. Zdetsis, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 14507.
36. A. D. Zdetsis, In Handbook of Nanophysics;, K. D. Sattler, Ed., Vol. 2, chapter 48, pp. 1-14, CRC Press, Taylor and Francis, New York, USA, 2010.
37. D. Zhang, G. Guo, C. Liu, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 14619.
38. Y. Pei, Y. Gao, J. Chem. Phys. 2007, 127, 044704.
39. (a), J. L. Oudar, D. S. Chelma, J. Chem. Phys. 1977, 66, 2664
40. (b), J. L. Oudar, J. Chem. Phys. 1977, 67, 446.
41. (a), A. D. Becke, Phys. Rev. A 1988, 38, 3098
42. (b), J. P. Perdew, Phys. Rev. B 1986, 33, 8822.
43. A. Schäfer, H. Horn, R. Ahlrichs, J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571.
44. K. Eichkorn, O. Treutler, H. Öhm, M. Häser, R. Ahlrichs, Chem. Phys. Lett. 1995, 240, 283.
45. (a), A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648
46. (b), C. Lee, W. Yang, R.G. Parr, Phys. Rev. B 1988, 37, 785
47. (c), S. H. Vosko, L. Wilk, M. Nusair, Can. J. Phys. 1980, 58, 1200
48. (d), P. J. Stephens, F. J. Devlin, C. F. Chabalowski, M. J. Frisch, J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623.
49. A. Schaefer, C. Huber, R. Ahlrichs, J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829.
50. R. Ahlrichs, M. K. Armbruster, R. l. A. Bachorz, M. Bär, H. P. Baron, R. Bauernschmitt, F. A. Bischoff, S. Bocker, N. Crawford, P. Deglmann, M. Ehrig, K. Eichkorn, S. Elliott, F. Furche, A. Glöß, F. Haase, M. Häser, C. Hättig, A. Hellweg, S. Höfener, H. Horn, C. Huber, U. Huniar, M. Kattannek, W. Klopper, A. Köhn, C. Kölmel, M. Kollwitz, K. May, P. Nava, C. Ochsenfeld, H. Öhm, H. Patzelt, D. Rappoport, O. Rubner, A. Schäfer, U. Schneider, M. Sierka, D. P. Tew, O. Treutler, B. Unterreiner, M. von Arnim, F. Weigend, P. Weis, H. Weiss, N. Winter, TURBOMOLE V5.6 2002 a development of University of Karlsruhe and Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 1989-2007.
51. (a), A. D. Buckingham, Adv. Chem. Phys. 1967, 12, 107
52. (b), A. D. McLean, M. Yoshimine, J. Chem. Phys. 1967, 47, 1927.
53. 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, O. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox, Gaussian 09, Revision A.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
54. S. Grimme, J. Chem. Phys. 2006, 124, 034108.
55. T. Yanai, D. P. Tew, N. C. Handy, Chem. Phys. Lett. 2004, 393, 51.
56. (a), T. H. Dunning, Jr., J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007
57. (b), D. E. Woon, T. H. Dunning, Jr., J. Chem. Phys. 1993, 98, 1358
58. (b), D. Dill, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 1975, 62, 2921
59. (c), M. M. Francl, W. J. Petro, W. J. Hehre, J. S. Binkley, M. S. Gordon, D. J. De Frees, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 1982, 77, 3654
60. (d), R. Krishnan, J. S. Binkley, R. Seeger, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 1980, 72, 650
61. (e), A. D. McLean, G. S. Chandler, J. Chem. Phys. 1980, 72, 5639.
62. R. P. Feynman, Phys. Rev. 1939, 56, 340.
63. P. J. Davis, P. Rabinowitz, Numerical Intergration; Blaisdell: London, 1967, p. 166.
64. A. D. Zdetsis, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 14507.
65. (a), H. Kim, K. E. Kweon, C.-Y. Chou, J. G. Ekerdt, G. S. Hwang, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17942
66. (b), H. Kim, C.-Y. Chou, J. G. Ekerdt, G. S., Hwang, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 2514.
67. P. Karamanis, R. Marchal, P. Carbonierre, C. Pouchan, J. Chem. Phys. 2011, 135, 044511.
68. P. Karamanis, Int. J. Quantum Chem (in press); doi:10.1002/qua.23184.
69. (a), S. Borini, P. A. Limacher, H. P. Lüthi, J. Chem. Phys. 2009, 131, 124105
70. (b), P. A. Limacher, K. V. Mikkelsen, H. P. Lüthi, J. Chem. Phys. 2009, 130, 194114.
71. (a), S. J. A. van Gisbergen, P. R. T. Schipper, O. V. Gritsenko, E. J. Baerends, J. G. Snijders, B. Champagne, B. Kirtman, Phys. Rev. Lett. 2009, 83, 694
72. (b), B. Champagne, F. A. Bulat, W. Yang, S. Bonness, B. Kirtman, J. Chem. Phys. 2006, 125, 194114
73. (c), B. Champagne, E. A. Perpète, D. Jacquemin, J. A. van Gisbergen, E. J. Baerends, C. Soubra-Ghaoui, K. Robins, B. Kirtman, J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4755
74. (d), S. Bonness, H. Fukui, K. Yoneda, R. Kishi, B. Champagne, E. Botek, M. Nakano, Chem. Phys. Lett. 2010, 493, 195
75. (e), O. A. Vydrov, J. Heyd, A.V. Krukau, G. E. Scuseria, J. Chem. Phys. 2006, 125, 074106.
76. C. W. Dirk, L-T. Cheng, M. G. Kuzyk, Int. J. Quantum Chem. 1992, 43, 27.
77. P. Karamanis, C. Pouchan, C. A. Weatherford, G. L. Gutsev, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 97.
78. (a), P. Karamanis, G. Maroulis, C. Pouchan, J. Chem. Phys. 2006, 124, 071101
79. (b), P. Karamanis, C. Pouchan, J. Leszczynski, J. Phys. Chem. A 2008, 112, 13662
80. (c), P. Karamanis, C. Pouchan, Chem. Phys. Lett. 2009, 474, 162
81. (d), P. Karamanis, C. Pouchan, G. Maroulis, Phys. Rev. A 2008, 77, 013201
82. (e), P. Karamanis, D. Bégué, C. Pouchan, J. Chem. Phys. 2007, 127, 094706
83. (f), P. Karamanis, J. Leszcszynski, J. Chem. Phys. 2007, 128, 154323.
84. (a), S. Muhammad, H. L. Xu, Y. Liao, Y. H. Kan, Z. M. Su, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11833
85. (b), W. Chen, Z. R. Li, D. Wu, R. Y. Li, C. Sun, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10977.
86. M. Theologitis, G. C. Screttas, S. G. Raptis, M. G. Papadopoulos, Int. J. Quantum Chem. 1999, 72, 177.
87. M. G. Papadopoulos, S. G. Raptis, I. Demetropoulos, Mol. Phys. 1997, 92, 547.
88. M. G. Papadopoulos, A. V. E. Ingamells, S. G. Raptis, A. Avramopoulos, In Nonlinear Optical Responses of Molecules, Solids and Liquids: Methods and Applications;, M. G. Papadopoulos, Ed.; Research Singpost, Trivadrum, India. 2003; pp. 97-111; ISBN: 81-7736-163-5.
89. P. W. Atkins, R. S. Friedman, Molecular Quantum Mechanics, Third Edition; Oxford University Press: 1997.
90. J. L. Brédas, C. Adant, P. Tackx, A. Persoons, B. M. Pierce, Chem. Rev. (Washington, DC) 1994, 94, 243.
91. R. Kishi, S. Bonness, K. Yoneda, H. Takahashi, M. Nakano, E. Botek, B. Champagne, T. Kubo, K. Kamada, K. Ohta, T. Tsuneda, J. Chem. Phys. 2010, 132, 94107.
92. P. Karamanis, C. Pouchan, Int. J. Quant. Chem. 2011, 111, 788.