Molecular dynamics simulations of gas selectivity in amorphous porous molecular solids

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 47, 2013, Pages 17818-17830

  Jiang, Shan ^a   Jelfs, Kim E ^c   Holden, Daniel ^a   Hasell, Tom ^a   Chong, Samantha Y ^a   Haranczyk, MacIej ^b   Trewin, Abbie ^d   Cooper, Andrew I ^a  

^a UNIVERSITY OF LIVERPOOL   (United Kingdom)

^b LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^d LANCASTER UNIVERSITY   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMORPHOUS SOLIDS; COMPUTATIONAL METHODOLOGY; CRYSTALLINE PACKING; DISORDERED SOLIDS; HOPPING MECHANISM; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MOLECULAR SOLID; STRUCTURAL MODELS;

MOLECULAR DYNAMICS; X RAY DIFFRACTION;

AMORPHOUS MATERIALS;

ARTICLE; CRYSTAL STRUCTURE; DIFFUSION; GAS; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR MODEL; POROSITY; SIMULATION; SOLID STATE; X RAY DIFFRACTION;

EID: 84889251239     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja407374k     Document Type: Article

References (74)

1. Handbook of Porous Solids; Schüth, F., Sing, K. S. W., Weitkamp, J., Eds.; Wiley-VCH: Heidelberg, 2002.
2. Bloch, E. D.; Queen, W. L.; Krishna, R.; Zadrozny, J. M.; Brown, C. M.; Long, J. R. Science 2012, 335, 1606
3. Li, J.-R.; Kuppler, R. J.; Zhou, H.-C. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1477
4. Krishna, R. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 3099
5. Sikora, B. J.; Wilmer, C. E.; Greenfield, M. L.; Snurr, R. Q. Chem. Sci. 2012, 3, 2217
6. Krishna, R.; van Baten, J. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 10593
7. First, E. L.; Gounaris, C. E.; Floudas, C. A. Langmuir 2013, 29, 5599
8. First, E. L.; Gounaris, C. E.; Wei, J.; Floudas, C. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 17339
9. First, E. L.; Floudas, C. A. Microporous Mesoporous Mater. 2013, 165, 32
10. Budd, P. M.; Ghanem, B. S.; Makhseed, S.; McKeown, N. B.; Msayib, K. J.; Tattershall, C. E. Chem. Commun. 2004, 230
11. McKeown, N. B. J. Mater. Chem. 2010, 20, 10588
12. Tian, J.; Thallapally, P. K.; McGrail, B. P. CrystEngComm 2012, 14, 1909
13. Mastalerz, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 5042
14. Hasell, T.; Chong, S. Y.; Jelfs, K. E.; Adams, D. J.; Cooper, A. I. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 588
15. Hasell, T.; Zhang, H.; Cooper, A. I. Adv. Mater. 2012, 24, 5732
16. Brutschy, M.; Schneider, M. W.; Mastalerz, M.; Waldvogel, S. R. Adv. Mater. 2012, 24, 6049
17. Tian, J.; Thallapally, P. K.; Dalgarno, S. J.; McGrail, P. B.; Atwood, J. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 5492
18. Tian, J.; Ma, S.; Thallapally, P. K.; Fowler, D.; McGrail, B. P.; Atwood, J. L. Chem. Commun. 2011, 47, 7626
19. Schneider, M. W.; Lechner, L. G.; Mastalerz, M. J. Mater. Chem. 2012, 22, 7113
20. Jiang, S.; Jones, J. T. A.; Hasell, T.; Blythe, C. E.; Adams, D. J.; Trewin, A.; Cooper, A. I. Nat. Commun. 2011, 2, 207
21. Jelfs, K. E.; Cooper, A. I. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2013, 17, 19
22. Heuchel, M.; Fritsch, D.; Budd, P. M.; McKeown, N. B.; Hofmann, D. J. Membr. Sci. 2008, 318, 84
23. Hofmann, D.; Fritz, L.; Ulbrich, J.; Schepers, C.; Böhning, M. Macromol. Theory Simul. 2000, 9, 293
24. Hofmann, D.; Heuchel, M.; Yampolskii, Y.; Khotimskii, V.; Shantarovich, V. Macromolecules 2002, 35, 2129
25. Curco, D.; Aleman, C. J. Chem. Phys. 2003, 119, 2915
26. Theodorou, D. N.; Suter, U. W. Macromolecules 1985, 18, 1467
27. Lim, S. Y.; Tsotsis, T. T.; Sahimi, M. J. Chem. Phys. 2003, 119, 9
28. Lee, J.-Y.; Wood, C. D.; Bradshaw, D.; Rosseinsky, M. J.; Cooper, A. I. Chem. Commun. 2006, 2670
29. Trewin, A.; Willock, D. J.; Cooper, A. I. J. Chem. Phys. C 2008, 112, 20549
30. Abbott, L. J.; Colina, C. M. Macromolecules 2011, 44, 4511
31. Cooper, A. I. Adv. Mater. 2009, 21, 1291
32. Wood, C. D.; Tan, B.; Trewin, A.; Niu, H.; Bradshaw, D.; Rosseinsky, M. J.; Khimyak, Y. Z.; Campbell, N. L.; Kirk, R.; Stöckel, E.; Cooper, A. I. Chem. Mater. 2007, 19, 2034
33. Larsen, G. S.; Lin, P.; Hart, K. E.; Colina, C. M. Macromolecules 2011, 44, 6944
34. Hart, K. E.; Abbott, L. J.; McKeown, N. B.; Colina, C. M. Macromolecules 2013, 46, 5371
35. Abbott, L. J.; McDermott, A. G.; Del Regno, A.; Taylor, R. G. D.; Bezzu, C. G.; Msayib, K. J.; McKeown, N. B.; Siperstein, F. R.; Runt, J.; Colina, C. M. J. Chem. Phys. B 2013, 117, 355
36. Del Regno, A.; Siperstein, F. R. Microporous Mesoporous Mater. 2013, 176, 55
37. Bharadwaj, R. K.; Boyd, R. H. Polymer 1999, 40, 4229
38. Pavel, D.; Shanks, R. Polymer 2003, 44, 6713
39. Meunier, M. J. Chem. Phys. 2005, 123, 134906
40. Charati, S. G.; Stern, S. A. Macromolecules 1998, 31, 5529
41. El-Barghouthi, M. I.; Assaf, K. I.; Rawashdeh, A. M. M. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 984
42. Daschbach, J. L.; Thallapally, P. K.; McGrail, B. P.; Dang, L. X. Chem. Phys. Lett. 2008, 453, 123
43. Alavi, S.; Afagh, N. A.; Ripmeester, J. A.; Thompson, D. L. Chem.-Eur. J. 2006, 12, 5231
44. Alavi, S.; Woo, T. K.; Sirjoosingh, A.; Lang, S.; Moudrakovski, I.; Ripmeester, J. A. Chem.-Eur. J. 2010, 16, 11689
45. Jones, J. T. A.; Holden, D.; Mitra, T.; Hasell, T.; Adams, D. J.; Jelfs, K. E.; Trewin, A.; Willock, D. J.; Day, G. M.; Bacsa, J.; Steiner, A.; Cooper, A. I. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 749
46. Mitra, T.; Jelfs, K. E.; Schmidtmann, M.; Ahmed, A.; Chong, S. Y.; Adams, D. J.; Cooper, A. I. Nat. Chem. 2013, 5, 276
47. Tozawa, T.; Jones, J. T. A.; Swamy, S. I.; Jiang, S.; Adams, D. J.; Shakespeare, S.; Clowes, R.; Bradshaw, D.; Hasell, T.; Chong, S. Y.; Tang, C.; Thompson, S.; Parker, J.; Trewin, A.; Bacsa, J.; Slawin, A. M. Z.; Steiner, A.; Cooper, A. I. Nat. Mater. 2009, 8, 973
48. Jones, J. T. A.; Hasell, T.; Wu, X.; Bacsa, J.; Jelfs, K. E.; Schmidtmann, M.; Chong, S. Y.; Adams, D. J.; Trewin, A.; Schiffman, F.; Cora, F.; Slater, B.; Steiner, A.; Day, G. M.; Cooper, A. I. Nature 2011, 474, 367
49. Holden, D.; Jelfs, K. E.; Cooper, A. I.; Trewin, A.; Willock, D. J. J. Chem. Phys. C 2012, 116, 16639
50. Smith, W.; Yong, C. W.; Rodger, P. M. Mol. Simul. 2002, 28, 385
51. Hockney, R. W. Methods Comput. Phys. 1970, 9, 135
52. Jelfs, K. E.; Schiffmann, F.; Jones, J. T. A.; Slater, B.; Cora, F.; Cooper, A. I. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 20081
53. Rappe, A. K.; Casewit, C. J.; Colwell, K. S.; Goddard, W. A.; Skiff, W. M. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10024
54. Material Studio 5.0, A., San Diego, CA, 2009.
55. Nose, S. J. Chem. Phys. 1984, 81, 511
56. Hoover, W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695
57. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; DiNola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684
58. Morishita, T. J. Chem. Phys. 2000, 113, 2976
59. Hünenberger, P. In Advanced Computer Simulation; Holm, C.; Kremer, K., Eds.; Springer: Berlin, 2005; Vol. 173, p 105.
60. Potoff, J. J.; Siepmann, J. I. AIChE J. 2001, 47, 1676
61. Düren, T.; Millange, F.; Férey, G.; Walton, K. S.; Snurr, R. Q. J. Chem. Phys. C 2007, 111, 15350
62. Willems, T. F.; Rycroft, C. H.; Kazi, M.; Meza, J. C.; Haranczyk, M. Microporous Mesoporous Mater. 2012, 149, 134
63. Le Roux, S.; Petkov, V. J. Appl. Crystallogr. 2010, 43, 181
64. Robeson, L. M. J. Membr. Sci. 1991, 62, 165
65. Hasell, T.; Schmidtmann, M.; Cooper, A. I. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14920
66. Dance, I.; Scudder, M. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1998, 1341
67. Krishna, R. J. Chem. Phys. C 2009, 113, 19756
68. Rankin, R. B.; Liu, J.; Kulkarni, A. D.; Johnson, J. K. J. Chem. Phys. C 2009, 113, 16906
69. Skoulidas, A. I.; Sholl, D. S. J. Chem. Phys. B 2005, 109, 15760
70. Barbour, L. J. Chem. Commun. 2006, 1163
71. Atwood, J. L.; Barbour, L. J.; Jerga, A.; Schottel, B. L. Science 2002, 298, 1000
72. Dickey, A. N.; YazaydIn, A. Ö.; Willis, R. R.; Snurr, R. Q. Can. J. Chem. Eng. 2012, 90, 825
73. Wilmer, C. E.; Leaf, M.; Lee, C. Y.; Farha, O. K.; Hauser, B. G.; Hupp, J. T.; Snurr, R. Q. Nat. Chem. 2012, 4, 83
74. Liu, J.; Keskin, S.; Sholl, D. S.; Johnson, J. K. J. Chem. Phys. C 2011, 115, 12560