Graphane/fluorographene bilayer: Considerable C-H⋯F-C hydrogen bonding and effective band structure engineering

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 27, 2012, Pages 11269-11275

  Li, Yafei ^a   Li, Fengyu ^a   Chen, Zhongfang ^a  

^a UNIVERSITY OF PUERTO RICO   (Puerto Rico)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BAND STRUCTURE ENGINEERING; BI-LAYER; BINDING STRENGTH; DENSITY FUNCTIONAL THEORIES (DFT); E-FIELD; EXTERNAL ELECTRIC FIELD; SEMICONDUCTOR-METAL TRANSITION; WEAK INTERACTIONS;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY; HYDROGEN BONDS; SOLIDS;

ENERGY GAP;

FLUOROGRAPHENE; GRAPHENE; HYDROGEN; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; CHEMICAL ENGINEERING; CHEMICAL REACTION; CHEMICAL STRUCTURE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRIC FIELD; HYDROGEN BOND; SEMICONDUCTOR;

FLUORINE; GRAPHITE; MODELS, MOLECULAR; QUANTUM THEORY; SEMICONDUCTORS;

EID: 84863852557     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja3040416     Document Type: Article

References (115)

1. Taylor, R.; Kennard, O. Chem. Res. 1984, 17, 320-326
2. Etter, M. C. Acc. Chem. Res. 1990, 23, 120-126
3. Desiraju, G. R. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 441-449
4. Gordon, M. S.; Jensen, J. H. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 536-543
5. Custelcean, R.; Jackson, J. E. Chem. Rev. 2001, 101, 1963-1980
6. Desiraju, G. R. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 565-573
7. Patel, D. J.; Majumdar, A. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1-11
8. Steiner, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 48-76
9. Borovik, A. S. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 54-61
10. Grabowski, S. J. Chem. Rev. 2011, 111, 2597-2625
11. Han, K. L.; Zhang, G. J. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 404-413
12. Pauling, L. C. The Nature of the Chemical Bond; Cornell University: New York, 1960.
13. Howard, J. A. K.; Hoy, V. J.; Hagan, D. O.; Smith, G. T. Tetrahedron 1996, 52, 12613-12622
14. Espinasa, E.; Alkorta, I.; Elguero, J.; Molius, E. J. Chem. Phys. 2002, 117, 5529-5542
15. Desiraju, G. R.; Steiner, T. The Weak Hydrogen Bond in Structural Chemistry and Biology; Oxford University Press: Oxford, U.K., 1999, pp 205-209.
16. Golovanov, D. G.; Lyssenko, K. A.; Antipin, M. Yu.; Vygodskii, Y. S.; Lozinskaya, E. I.; Shaplov, A. S. CrystEngComm 2005, 7, 53-56
17. Alonso, J. L.; Antolínez, S.; Blanco, S.; Lesarri, A.; López, J. C.; Caminat, W. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3244-3249
18. Cocinero, E. J.; Sanchez, R.; Blanco, S.; Lesarri, A.; López, J. C.; Alonso, J. L. Chem. Phys. Lett. 2005, 402, 4-10
19. Mori, Y.; Matsumoto, A. Cryst. Growth Des. 2007, 7, 377-385
20. D'Oria, E.; Novoa, J. J. CrystEngComm 2008, 10, 423-436
21. Ojala, W. H.; Skrypek, T. M.; MacQueen, B. C.; Ojala, C. R. Acta Crystallogr. 2010, 66, 565-570
22. Anzahaee, M. Y.; Watts, J. K.; Alla, N. R.; Nicholson, A. W.; Damha, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 728-731
23. Kryspin, I. H.; Haufe, G.; Grimme, S. Chem.-Eur. J. 2004, 10, 3411-3422
24. Prakash, G. K.; Wang, F.; Rahm, M.; Shen, J.; Ni, C.; Haiges, R.; Olag, G. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 11761-11764
25. Jaboński, M; Palusiak, M. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 2322-2332
26. Scerba, M. T.; Bloom, S.; Haselton, N.; Siegler, M.; Jaffe, J.; Lectka, T. J. Org. Chem. 2012, 77, 1605-1609
27. Reichenbächer, K.; Süss, H. I.; Hulliger, J. Chem. Roc. Rev. 2005, 34, 22-30
28. Althoff, G.; Ruiz, J.; Rodriguez, V.; Lopez, G.; Perez, J.; Janiak, C. CrystEngComm 2006, 8, 662-665
29. Thakur, T. S.; Kirchner, M. T.; Bläser, D.; Boese, R.; Desiraju, G. R. CrystEngComm 2010, 12, 2079-2085
30. Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Gregorieva, I. V.; Firsov, A. Science 2004, 306, 666-669
31. Novoselov, K. S.; Jiang, D.; Schedin, F.; Booth, T. J.; Khotkevich, V. V.; Morozov, S. V.; Geim, A. K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 10451-10453
32. Allen, M. J.; Tung, V. C.; Kaner, R. B. Chem. Rev. 2010, 110, 132-145
33. Castro Neto, A. H.; Novoselov, K. Rep. Prog. Phys. 2011, 74, 082501
34. Rao, C. N. R.; Subrahmanyam, K. S.; Matte, H. S. S. R.; Govindaraj, A. Mod. Phys. Lett. B 2011, 25, 427-451
35. Guo, S.; Dong, S. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 2644-2672
36. Terrones, M.; Botello-Mendez, A. R.; Campos-Delgado, J.; Lopez-Urias, F.; Vega-Cantu, Y. I.; Rodriguez-Macias, F. J.; Elias, A. L.; Munoz-Sandoval, E.; Cano-Marquez, A. G.; Charlier, J.-C.; Terrones, H. Nano Today 2010, 5, 351-372
37. Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Khotkevich, I. V.; Gregorieva, I. V.; Dubonos, S. V.; Firsov, A. A. Nature 2005, 438, 197-200
38. Lee, C. G.; Wei, X. D.; Kysar, J. W.; Hone, J. Science 2008, 321, 385-388
39. Stoller, M. D.; Park, S.; Zhu, Y.; An, J.; Ruoff, R. S. Nano Lett. 2008, 8, 3498-3502
40. Sordan, R.; Traversi, F.; Russo, V. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 073305
41. Morozov, S. V.; Novoselov, K. S.; Katsnelson, M. I.; Schedin, F.; Elias, D.; Jaszczak, J. A.; Geim, A. K. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 016602
42. Lemme, M. C.; Echtermeyer, T. J.; Baus, M.; Kurz, H. IEEE Electron Device Lett. 2007, 28, 282-284
43. Castro Neto, A. H.; Guinea, F.; Peres, N. M. R.; Novoselov, K. S.; Geim, A. K. Rev. Mod. Phys. 2009, 81, 109-162
44. Boukhvalov, D. W.; Katsnelson, M. I. J. Phys.: Condens. Matter. 2009, 21, 344205
45. Klintenberg, M.; Lebègue, S.; Katsnelson, M. I.; Eriksson, O. Phys. Rev. B 2010, 81, 085433
46. Tang, S. B.; Cao, Z. X. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 8778-8791
47. Zhang, Y. B.; Tang, T. T.; Girit, C.; Zhao, H.; Martin, M. C.; Zettl, A.; Crommie, M. F.; Shen, Y. R.; Wang, F. Nature 2009, 459, 820-823
48. Lui, C. H.; Li, Z. Q.; Mak, K. F.; Capppeluti, E.; Heinz, T. F. Nat. Phys. 2011, 7, 944-947
49. Gyunea, F.; Katsnelson, M. I.; Geim, A. K. Nat. Phys. 2010, 6, 30-33
50. Sofo, J. O.; Chaudhari, A. S.; Barber, G. D. Phys. Rev. B 2007, 75, 153401
51. Boukhvalov, D. W.; Katsnelson, M. I.; Lichtenstein, A. I. Phys. Rev. B 2008, 77, 035427
52. Singh, A. K.; Yakobson, B. I. Nano Lett. 2009, 9, 1540-1543
53. Wu, M.; Wu, X.; Gao, Y.; Zeng, X. C. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 223111
54. Xiang, H. J.; Kan, E. J.; Wei, S. H.; Whangbo, M. H.; Yang, J. L. Nano Lett. 2009, 9, 4025-4030
55. Samarakoon, D. K.; Wang, X. Q. ACS Nano 2009, 3, 4017-4022
56. Lu, N.; Li, Z. Y.; Yang, J. L. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 16741-16746
57. Wu, M.; Wu, X.; Gao, Y.; Zeng, X. C. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 139-142
58. Singh, A. K.; Penev, E. S.; Yakobson, B. I. ACS Nano 2010, 4, 3510-3514
59. Tang, S. B.; Cao, Z. X. Chem. Phys. Lett. 2010, 488, 67-72
60. Şahin, H.; Ataca, C.; Ciraci, S. Appl. Phys. Lett. 2010, 95, 222510
61. Şahin, H.; Ataca, C.; Ciraci, S. Phys. Rev. B 2010, 81, 205417
62. Li, Y.; Chen, Z. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 4526-4534
63. Ma, Y. D.; Dai, Y.; Guo, M.; Niu, C. W.; Zhang, Z. L.; Huang, B. B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 3651-3658
64. Haberer, D.; Guusca, C. E.; Wang, Y.; Sachdev, H.; Fedorov, A. V.; Farjam, M.; Jafari, S. A.; Vyalikh, D. V.; Usachov, D.; Liu, X. J. Adv. Mater. 2011, 23, 4497-4503
65. Balog, R.; Jørgensen, B.; Nilsson, L.; Andersen, M.; Rienks, E.; Bianchi, M.; Fanetti, M.; Lægsgaard, E.; Baraldi, A.; Lizzit, S.; Sljivancanin, Z.; Besenbacher, F.; Hammer, B.; Pedersen, T. G.; Hofmann, P.; Hornekær, L. Nat. Mater. 2010, 9, 315-319
66. Elias, D. C.; Nair, R. R.; Mohiuddin, T. M. G.; Morozov, S. V.; Blake, P.; Halsall, M. P.; Ferrari, A. C.; Boukhvalov, D. W.; Katsnelson, M. I.; Geim, A. K.; Novoselov, K. S. Science 2009, 323, 610-613
67. Xie, L.; Jiao, L.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14751
68. Luo, Z.; Yu, T.; Kim, K. J.; Ni, Z.; You, Y.; Lim, S.; Shen, Z.; Lin, J. ACS Nano 2009, 7, 1781
69. Haberer, D.; Vyalikh, D. V.; Taioli, S; Dora, B.; Farjam, M.; Fink, J.; Marchenko, D.; Pichler, T.; Ziegler, K; Simonucci, S.; Dresselhaus, M. S.; Knupfer, M.; Büchner, B.; Grüneis, A. Nano Lett. 2010, 10, 3360
70. Ryu, S. M.; Han, M. Y.; Maultzsch, J.; Heinz, T. F.; Kim, P.; Steigerwald, M. L.; Brus, L. E. Nano Lett. 2008, 8, 4597
71. Nair, R.; Ren, W.; Jalil, R.; Riaz, I.; Kravets, V.; Britnell, L.; Blake, P.; Schedin, F.; Mayorov, A. S.; Yuan, S.; Katsnelson, M. I.; Cheng, H. M.; Strupinski, W.; Bulusheva, L. G.; Okotrub, A. V.; Grigorieva, I. V.; Grigorenko, A. N.; Novoselov, K.S.; Geim, A. K. Small 2010, 6, 2877-2884
72. Leenaerts, O.; Peelaers, H.; Hernández-Nieves, A. D.; Partoens, B.; Peeters, F. M. Phys. Rev. B 2010, 82, 195436
73. Withers, F.; Dubois, M.; Savchenko, A. K. Phys. Rev. B 2010, 82, 073403
74. Şahin, H.; Topsakal, M.; Ciraci, S. Phys. Rev. B 2011, 82, 115432
75. Tang, S. B.; Zhang, Z. Y. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 16644-16651
76. Ueta, A.; Tanimura, Y.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 8343-8347
77. Samarakoon, D. K.; Chen, Z. F.; Nicolas, C.; Wang, X. Q. Small 2011, 7, 965-969
78. Spanu, L.; Sorella, S.; Galli, G. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 196401
79. Lebègue, S.; Harl, J.; Gould, T.; ángyán, J. G.; Kress., G.; Dobson, J. F. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 196401
80. Barone, V.; Hod, O.; Peralta, J. E.; Scuseria, G. E. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 269-279
81. Marini, A.; García-González, P.; Rubio, A. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 136404
82. Marom, N.; Bernstein, J.; Garel, J.; Tkachenko, A.; Joselevich, E.; Kronik, L.; Hod, O. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 046801
83. Bučko, T.; Hafner, J.; Lebègue, S.; ángyán, J. G. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 11814-11824
84. Tang, Q.; Li, F. Y.; Zhou, Z.; Chen, Z. F. J. Chem. Phys. C 2011, 115, 11983-11990
85. Hod, O. J. Comp. Theor. Chem. 2012, 8, 1360-1369
86. Echeverría, J.; Aullón, G.; Danovich, D.; Shaik, S.; Alvarez, S. Nat. Chem. 2011, 3, 323-330
87. Fokin, A. A.; Gerbig, D.; Schriner, P. R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20036-20039
88. Grimme, S.; Antony, J.; Ehrlich, S.; Krieg, H. J. Chem. Phys. 2010, 132, 154104
89. Frisch, M. J.;. Gaussian 09; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
90. Baldridge, K. K.; Peverati, R. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 2030-2048
91. Sameera, W. M. C.; Maseras, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 10520-10526
92. Wheeler, S. E. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10262-10274
93. Raju, R. K.; Bloom, J. W. G.; An, Y.; Wheeler, S. E. ChemPhysChem 2011, 12, 3116-3130
94. Head-Gordon, M.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1988, 153, 503-506
95. Frisch, M. J.; Head-Gordon, M.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1990, 166, 275-280
96. Frisch, M. J.; Head-Gordon, M.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1990, 166, 281-289
97. Delley, B. J. Chem. Phys. 1990, 92, 508-517
98. Delley, B. J. Chem. Phys. 2000, 113, 7756-7764
99. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
100. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244-13249
101. Hehre, W. J.; Radom, L.; Schlyer, P. v. R.; Pople, J. A. Ab initio Molecular Orbital Theory; Wiley: New York, 1986.
102. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2007, 27, 1787-1799
103. Zacharia, R.; Ulbricht, H.; Hertel, T. Phys. Rev. B 2004, 69, 155406
104. Li, X. S.; Liu, L.; Schlegel, H. B. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9639-9647
105. Zhu, L. Y.; Yi, Y. P.; Li, Y.; Kin, E. G.; Coropceanu, V.; Brédas, J. L. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2340-2347
106. Thonhauser, T.; Cooper, V. R.; Li, S.; Puzder, A.; Hyldgaard, P.; Langreth, D. C. Phys. Rev. B 2007, 76, 125112
107. Son, Y.-W.; Cohen, M. L.; Louie, S. G. Nature 2006, 444, 347-349
108. Kan, E. J.; Li, Z. Y.; Yang, J. L.; Hou, J. G. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 243116
109. Hod, O.; Barone, V.; Peralta, J. E.; Scuseria, G. E. Nano Lett. 2007, 7, 2295-2299
110. Hod, O.; Scuseria, G. E. ACS Nano 2008, 2, 2243-2249
111. Park, C. H.; Louie, S. G. Nano Lett. 2008, 8, 2200-2203
112. Huang, B.; Son, Y. -W.; Kim, G.; Duan, W. H.; Ihm, J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17919-17925
113. Kou, L. Z.; Li, C.; Zhang, Z. H.; Guo, W. L. ACS Nano 2010, 4, 2124-2128
114. Lee, Y.-L.; Kim, S.; Park, C.; Ihm, J.; Son, Y.-W. ACS Nano 2010, 4, 1345-1350
115. Zhou, J.; Wang, Q.; Sun, Q.; Jena, P.; Chen, X. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 2801-2806