Structural, spectroscopic aspects, and electronic properties of (TiO 2)n clusters: A study based on the use of natural algorithms in association with quantum chemical methods

Journal of Computational Chemistry

Volumn 35, Issue 1, 2014, Pages 51-61

  Ganguly Neogi, Soumya ^a   Chaudhury, Pinaki ^a  

^a UNIVERSITY OF CALCUTTA   (India)

Author keywords

Cluster structure; Density functional theory; Genetic algorithm; Infra red spectrum; Simulated annealing

Indexed keywords

CLUSTER STRUCTURE; HIGHEST OCCUPIED MOLECULAR ORBITAL; LOCAL-MINIMUM STRUCTURES; LOWEST UNOCCUPIED MOLECULAR ORBITAL; THREE-DIMENSIONAL NETWORKS; VERTICAL ELECTRON AFFINITIES; VERTICAL EXCITATION ENERGY; VERTICAL IONIZATION POTENTIALS;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRONIC PROPERTIES; IONIZATION POTENTIAL; QUANTUM CHEMISTRY; SIMULATED ANNEALING; STOCHASTIC SYSTEMS; TITANIUM DIOXIDE;

GENETIC ALGORITHMS;

EID: 84888383541     PISSN: 01928651     EISSN: 1096987X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.23465     Document Type: Article

References (107)

1. S. Li, H. J. Zhai, L. S. Wang, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. A 2012, 116, 5256.
2. S. Li, J. M. Hennigan, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. A 2009, 113, 7861.
3. S. Li, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. A 2006, 110, 6231.
4. S. Li, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. A 2007, 111, 11093.
5. S. Li, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. A 2007, 112, 11908.
6. S. Li, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. A 2008, 112, 6646.
7. H. J. Zhai, B. Kiran, L. F. Cui, X. Li, J. Li, L. S. Wang, J. Am. Chem. Soc 2004, 126, 16134.
8. H. J. Zhai, S. Li, D. A. Dixon, L. S. Wang, J. Am. Chem. Soc 2008, 130, 5167.
9. S. Li, H. J. Zhai, L. S. Wang, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. A 2009, 113, 11273.
10. S. Li, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 19190.
11. S. Li, L. C. Guenther, M. S. Kelley, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 8072.
12. H. J. Zhai, B. Wang, X. Huang, L. S. Wang, J. Phys. Chem. A 2009, 113, 3866.
13. H. J. Zhai, L. S. Wang, Chem. Phys. Lett 2010, 500, 185.
14. M. Gratzel, Nature 2001, 414, 338.
15. A. Fujishima, K. Honda, Nature 1972, 238, 37.
16. A. L. Linsebigler, G. Lu, J. T. Yates, Jr., Chem. Rev. 1995, 95, 735.
17. U. Dicbold, Surf. Sci. Rep. 2003, 48, 53.
18. A. G. Agrios, P. Pichat, J. Appl. Electrochem. 2005, 35, 655.
19. M. R. Hoffmann, S. T. Martin, W. Choi, D. Bahnemann, Chem. Rev. 1995, 95, 69.
20. A. M. Volodin, Catal. Today. 2000, 58, 103.
21. T. L. Thompson, J. T. Yates, Jr., Chem. Rev. 2006, 106, 4428.
22. A. Hagfeldt, M. Gratel, Chem. Rev. 1995, 95, 49.
23. Y. Wang, N. Herron, J. Phys. Chem. 1991, 95, 525.
24. V. M. Aroutiounian, V. M. Arakelyan, G. E. Shahnazaryan, Sol. Energy. 2005, 78, 581.
25. H. IIIre, K. Sunanda, K. Hashimoto, Electrochemistry. 2004, 72, 807.
26. D. Bahnemann, Sol. Energy. 2004, 77, 445.
27. A. Vohra, D. Y. Goswami, D. A. Deshpande, S. S. Block, J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2005, 32, 364.
28. P. Fernandez, J. Blanco, C. Sichel, S. Malato, Catal. Today. 2005, 101, 345.
29. V. A. Schwarz, S. D. Klein, R. Hornung, R. Knochenmuss, P. Wyss, D. Fink, U. Haller, H. Watt, Lasers. Surg. Med. 2001, 29, 252.
30. Z. Fang, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. A 2013, 117, 3539.
31. N. S. Mclntyre, K. R. Thompson, W. Weltner, J. Chem. Phys. 1971, 75, 3243.
32. G. Balducci, G. Gigli, M. Guido, J. Chem. Phys. 1985, 83, 1909.
33. W. Yu, R. B. Freas, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 7126.
34. B. C. Guo, K. P. Kerns, A. W. Castleman, Int. J. Mass. Spectrom. Ion. Processes. 1992, 117, 129.
35. G. V. Cherithin, I. Andrews, J. Phys. Chem. 1995, 99, 6356.
36. H. Wu, L. S. Wang, J. Chem. Phys. 1997, 107, 8221.
37. M. Foltin, G. J. Stueber, E. R. Bernstein, J. Chem. Phys. 1999, 111, 9577.
38. Y. Matsuda, E. R. Bernstein, J. Phys. Chem. A. 2005, 109, 314.
39. T. -H. Wang, L. Navarrete, M. Alejandara, S. Li, D. A. Dixon, J. L. Gole, J. Phys. Chem. A. 2010, 114, 7561.
40. M. V. Ramana, D. H. Philips, J. Chem. Phys. 1988, 88, 2637.
41. R. Bergstrom, S. Lunell, L. A. Eriksson, Int. J. Quantum. Chem. 1996, 59, 427.
42. M. B. Walsh, R. A. King, H. F. Schaefer, III, J. Chem. Phys. 1999, 110, 5224.
43. T. Albaret, F. Finocchi, C. Noguera, J. Chem. Phys. 2000, 113, 2238.
44. T. Albaret, F. Finocchi, C. Noguera, Farady Discuss 1999, 114, 285.
45. S. M. Woodley, S. Hamad, J. A. Mejias, C. R. A. Catlow, J. Mater. Chem. 2006, 16, 1927.
46. S. Hamad, C. R. A. Catlow, S. M. Woodley, S. Lago, J. A. Mejas, J. Phys. Chem. B. 2005, 109, 15741.
47. Z.-W. Qu, G.-J. Kroes, J. Phys. Chem. B. 2006, 110, 8998.
48. Z.-W. Qu, G.-J. Kroes, J. Phys. Chem. C. 2007, 111, 16808.
49. K. S. Jeong, C. Chang, E. Sedimayr, D. Sulzle, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 2000, 33, 3417.
50. A. Hagfeldt, R. Bergstrom, H. O. G. Siegbahn, S. Lunell, J. Chem. Phys 1993, 97, 12725.
51. T.-H. Wang, Z. Fang, N. W. Gist, S. Li, D. A. Dixon, J. L. Gole, J. Phys. Chem. C. 2011, 115, 9344.
52. A. C. Tsipis, C. A. Tsipis, Phys. Chem. Chem. Phys 1999, 1, 4453.
53. H. J. Zhai, L. S. Wang, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3022.
54. X. Wei, R. Skomski, B. Balamurugan, Z. G. Sun, S. Ducharme, D. J. Sellmyer, J. Appl. Phys. 2009, 105, 07C517.
55. S. A. Shevlin, S. M. Woodley, J. Phys. Chem. C. 2010, 114, 17333.
56. M. Calatayud, L. Maldonado, C. Minot, J. Phys. Chem. C. 2008, 112, 16087.
57. M. Calatayud, C. Minot, J. Phys. Chem. C. 2009, 113, 12186.
58. I. Bandyopadhyay, C. M. Aikens, J. Phys. Chem. A. 2011, 115, 868.
59. A. S. Barnard, S. Erdin, Y. Lin, P. Zapol, J. W. Halley, Phys. Rev. B. 2006, 73, 205405.
60. L. Tang, L. Sai, J. Zhao, R. Qiu, J. Comput. Chem. 2012, 33, 163.
61. O. A. Syzgantseva, P. Gonzalez-Navarrete, M. Calatayud, S. Bromley, C. Minot, J. Phys. Chem. C. 2011, 115, 15890.
62. D. Cakir, O. Gulseren, J. Phys. Condens. Matter. 2012 24, 305301.
63. L. Chiodo, M. Salazar, A. H. Romero, S. Laricchia, F. D. Sala, A. Rubio, J. Chem. Phys 2011 135, 244704-1.
64. T. Tsuchiya, J. L. Whitten, J. Chem. Phys. 2011, 134, 114701.
65. W. Zhang, Ye. Han, S. Yao, H. Sun, Mat. Chem. Phys. 2011, 130, 196.
66. T. Albaret, F. Finocchi, C. Nogurea, Appl. Surf. Sci 1999, 144, 672.
67. D. J. Mowbray, J. I. Martinez, J. M. Garca-Lastra, K. S. Thygesen, K. W. Jacobsen, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 12301.
68. T. H. Rana, P. Kumar, A. K. Solanki, R. Skomski, A. Kashyap, J. Appl. Phys 2013, 113, 17B526.
69. S. Kirkpatric, C. D. Gelatt, M. P. Vecchi, Science 1983, 220, 671.
70. S. Kirkpatric, J. Stat. Phys. 1984, 34, 975.
71. D. E. Goldberg, Genetic Algorithm in Search, Optimization and Machine learning; Addison Wesley: Reading, MA, 1989
72. J. Holland, Adaptation in Natural and Artificial Systems; MIT Press: Cambridge, MA, 1992.
73. M. Mitchell, An introduction to Genetic Algorithm; MIT Press: Cambridge, MA, 1998.
74. D. M. Deaven, K. M. Ho, Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 288.
75. D. M. Deaven, J. R. Morris, K. M. Ho, N. Tit, Chem. Phys. Lett. 1996, 256, 195.
76. W. J. Pullan, J. Chem. Inf. Modelling. 1997, 37, 1189.
77. W. J. Pullan, Comp. Phys. Comm. 1997, 107, 137.
78. W. J. Pullan, J. Comput. Chem. 1997, 18, 1096.
79. J. A. Niesse, H. R. Mayne, Chem. Phys. Lett. 1996, 261, 576.
80. J. A. Niesse, H. R. Mayne, J. Chem. Phys. 1996, 105, 4700.
81. J. A. Niesse, H. R. Mayne, J. Comput. Chem. 1997, 18, 1233.
82. R. L. Johnston, Dalton. Trans. 2003, 4193.
83. C. Roberts, R. L. Johnston, N. T. Wilson, Theo. Chem. Acc. 2000, 104, 123.
84. R. Ismail, R. L. Johnston, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 8607.
85. K. Michaelian, Chem. Phys. Lett. 1998, 293, 202.
86. I. L. Garzon, N. Rendon, K. Michaelian, Phys. Rev. B. 1999, 60, 2000.
87. K. Michaelian, Am. J. Phys. 1998, 66, 231.
88. S. Ganguly Neogi, P. Chaudhury, J. Comput. Chem. 2012, 33, 629.
89. S. Ganguly Neogi, P. Chaudhury, J. Comput. Chem. 2013, 34, 471.
90. B. Hartke, Chem. Phys. Lett. 1995, 240, 560.
91. B. Hartke, Chem. Phys. Lett. 1996, 258, 144.
92. S. K. Gregurick, M. H. Alexander, B. Hartke, J. Chem. Phys. 1996, 104, 2684.
93. B. Hartke, M. Schutz, H. J. Werner, Chem. Phys. 1998, 239, 561.
94. M. Chen, D. A. Dixon, J. Chem. Theory. Comput 2013, 9, 3189.
95. 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, T. Keith, 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, and, D. J. Fox, Gaussian 09, Revision B.01, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2010.
96. M. Matsui, M. Akaogi, Mol. Simul. 1991, 6, 239.
97. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
98. C. Lee, W. Yang, R. G. Parr, Phys. Rev. B. 1988, 37, 785.
99. T. Clark, J. Chandrasekhar, G. W. Spitznagel, P. v. R. Schyeler, J. Comput. Chem. 1983, 4, 294.
100. V. A. Rassolov, J. A. Pople, M. A. Ratner, T. L. Windus, J. Chem. Phys. 1998, 109, 1223.
101. A. J. H. Wachters, J. Chem. Phys. 1970, 52, 1033.
102. P. J. Hay, J. Chem. Phys. 1977, 66, 4377.
103. N. Marom, M. Kim, J. R. Chelikowsky, Phys. Rev. Lett. 2012, 108, 10608-1.
104. H. M. Zhao, M. M. Wu, Q. Wang, P. Jena, Physica B 2011, 406, 4322.
105. H. Tang, F. Levy, H. Berger, P. E. Schmid, Phys. Rev. B 1995, 52, 7771.
106. Z. -W. Qu, G. -J. Kroes, J. Comput. Chem. 2010, 31, 2038.
107. S. K. Sahoo, S. Pal, P. Sarkar, C. Majumder, Chem. Phys. Lett. 2011, 516, 68.