Defects are needed for fast photo-induced electron transfer from a nanocrystal to a molecule: Time-domain Ab initio analysis

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 50, 2013, Pages 18892-18900

  Long, Run ^a,b   English, Niall J ^a   Prezhdo, Oleg V ^b  

^a UNIVERSITY COLLEGE DUBLIN   (Ireland)

^b UNIVERSITY OF ROCHESTER   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ATOMISTIC SIMULATIONS; CHARGE RECOMBINATIONS; DONOR-ACCEPTOR INTERACTION; ELECTRON-HOLE RECOMBINATION; ELECTRONIC AND OPTICAL PROPERTIES; LOWEST UNOCCUPIED MOLECULAR ORBITAL; NONADIABATIC MOLECULAR DYNAMICS; PHOTO-INDUCED ELECTRON TRANSFER;

DYES; ELECTRON TRANSITIONS; LEAD; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULES; SEPARATION; SOLAR CELLS; SULFUR; SURFACE CHEMISTRY;

DEFECTS;

NANOCRYSTAL; QUANTUM DOT; RHODAMINE B;

AB INITIO CALCULATION; ARTICLE; CHEMICAL BOND; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRON TRANSPORT; SIMULATION; SOLAR ENERGY;

EID: 84890600480     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja408936j     Document Type: Article

References (83)

1. Sargent, E. H. Nat. Photonics 2009, 3, 325
2. Hyun, B.-R.; Zhong, Y.-W.; Bartnik, A. C.; Sun, L.; Abruña, H. D.; Wise, F. W.; Goodreau, J. D.; Matthews, J. R.; Leslie, T. M.; Borrelli, N. F. ACS Nano 2008, 2, 2206
3. Leventis, H. C.; O'Mahony, F.; Akhtar, J.; Afzaal, M.; O'Brien, P.; Haque, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2743
4. Zhu, H.; Song, N.; Rodríguez-Córdoba, W.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4250
5. Zhu, H.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11289
6. Murphy, J. E.; Beard, M. C.; Norman, A. G.; Ahrenkiel, S. P.; Johnson, J. C.; Yu, P.; Mićić, O. I.; Ellingson, R. J.; Nozik, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3241
7. Huang, J.; Huang, Z.; Yang, Y.; Zhu, H.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4858
8. Prezhdo, O. V. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 2005
9. Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 186601
10. Ellingson, R. J.; Beard, M. C.; Johnson, J. C.; Yu, P.; Micic, O. I.; Nozik, A. J.; Shabaev, A.; Efros, A. L. Nano Lett. 2005, 5, 865
11. Liljeroth, P.; van Emmichoven, P. A. Z.; Hickey, S. G.; Weller, H.; Grandidier, B.; Allan, G.; Vanmaekelbergh, D. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 086801
12. Nozik, A. J.; Beard, M. C.; Luther, J. M.; Law, M.; Ellingson, R. J.; Johnson, J. C. Chem. Rev. 2010, 110, 6873
13. Beard, M. C.; Midgett, A. G.; Hanna, M. C.; Luther, J. M.; Hughes, B. K.; Nozik, A. J. Nano Lett. 2010, 10, 3019
14. McGuire, J. A.; Joo, J.; Pietryga, J. M.; Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1810
15. Nair, G.; Chang, L.-Y.; Geyer, S. M.; Bawendi, M. G. Nano Lett. 2011, 11, 2145
16. Pijpers, J. J. H.; Ulbricht, R.; Tielrooij, K. J.; Osherov, A.; Golan, Y.; Delerue, C.; Allan, G.; Bonn, M. Nat Phys 2009, 5, 811
17. Pandey, A.; Guyot-Sionnest, P. Science 2008, 322, 929
18. Efros, A. L.; Rosen, M. Annu. Rev. Mater. Sci. 2000, 30, 475
19. Califano, M.; Franceschetti, A.; Zunger, A. Nano Lett. 2005, 5, 2360
20. Califano, M.; Zunger, A.; Franceschetti, A. Nano Lett. 2004, 4, 525
21. Rabani, E.; Baer, R. Nano Lett. 2008, 8, 4488
22. Rabani, E.; Baer, R. Chem. Phys. Lett. 2010, 496, 227
23. Kilina, S.; Ivanov, S.; Tretiak, S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7717
24. Sambur, J. B.; Novet, T.; Parkinson, B. A. Science 2010, 330, 63
25. Nozik, A. J. Phys. E (Amsterdam, Neth.) 2002, 14, 115
26. Tisdale, W. A.; Williams, K. J.; Timp, B. A.; Norris, D. J.; Aydil, E. S.; Zhu, X.-Y. Science 2010, 328, 1543
27. Long, R.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19240
28. Semonin, O. E.; Luther, J. M.; Choi, S.; Chen, H.-Y.; Gao, J.; Nozik, A. J.; Beard, M. C. Science 2011, 334, 1530
29. Schaller, R. D.; Sykora, M.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. Nano Lett. 2006, 6, 424
30. Klimov, V. I.; McGuire, J. A.; Schaller, R. D.; Rupasov, V. I. Phys. Rev. B 2008, 77, 195324
31. Schaller, R. D.; Pietryga, J. M.; Goupalov, S. V.; Petruska, M. A.; Ivanov, S. A.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 196401
32. Harbold, J. M.; Du, H.; Krauss, T. D.; Cho, K.-S.; Murray, C. B.; Wise, F. W. Phys. Rev. B 2005, 72, 195312
33. Morris-Cohen, A. J.; Frederick, M. T.; Cass, L. C.; Weiss, E. A. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10146
34. Knowles, K. E.; Malicki, M.; Weiss, E. A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12470
35. Yang, Y.; Rodríguez-Córdoba, W.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9246
36. Huang, J.; Stockwell, D.; Huang, Z.; Mohler, D. L.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5632
37. Boulesbaa, A.; Issac, A.; Stockwell, D.; Huang, Z.; Huang, J.; Guo, J.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15132
38. Jailaubekov, A. E.; Willard, A. P.; Tritsch, J. R.; Chan, W.-L.; Sai, N.; Gearba, R.; Kaake, L. G.; Williams, K. J.; Leung, K.; Rossky, P. J.; Zhu, X. Y. Nat. Mater. 2013, 12, 66
39. Jasper, A. W.; Nangia, S.; Zhu, C.; Truhlar, D. G. Acc. Chem. Res. 2005, 39, 101
40. Duncan, W. R.; Craig, C. F.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8528
41. Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9756
42. Duncan, W. R.; Stier, W. M.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7941
43. Fischer, S. A.; Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15483
44. Long, R.; English, N. J.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14238
45. Gorshkov, V. N.; Tretiak, S.; Mozyrsky, D. Nat Commun 2013, 4.
46. Tully, J. C. J. Chem. Phys. 1990, 93, 1061
47. Craig, C. F.; Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 163001
48. Fischer, S. A.; Habenicht, B. F.; Madrid, A. B.; Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. J. Chem. Phys. 2011, 134, 024102
49. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. 1965, 140, A1133
50. Habenicht, B. F.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 197402
51. Habenicht, B. F.; Craig, C. F.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 187401
52. Habenicht, B. F.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15648
53. Nelson, T. R.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3702
54. Kilina, S. V.; Kilin, D. S.; Prezhdo, O. V. ACS Nano 2008, 3, 93
55. Kilina, S.; Velizhanin, K. A.; Ivanov, S.; Prezhdo, O. V.; Tretiak, S. ACS Nano 2012, 6, 6515
56. Hyeon-Deuk, K.; Prezhdo, O. V. ACS Nano 2012, 6, 1239
57. Hyeon-Deuk, K.; Prezhdo, O. V. Nano Lett. 2011, 11, 1845
58. Kilina, S. V.; Neukirch, A. J.; Habenicht, B. F.; Kilin, D. S.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 180404
59. Neukirch, A. J.; Guo, Z.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 15034
60. Runge, E.; Gross, E. K. U. Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 997
61. Isborn, C. M.; Li, X.; Tully, J. C. J. Chem. Phys. 2007, 126, 134307
62. Parandekar, P. V.; Tully, J. C. J. Chem. Phys. 2005, 122, 094102
63. Chaban, V. V.; Prezhdo, V. V.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 4, 1
64. Akimov, A. V.; Muckerman, J. T.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8682
65. Prezhdo, O. V.; Duncan, W. R.; Prezhdo, V. V. Prog. Surf. Sci. 2009, 84, 30
66. Akimov, A. V.; Prezhdo, O. V. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 4959
67. Hedrick, M. M.; Mayo, M. L.; Badaeva, E.; Kilina, S. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 18216
68. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169
69. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865
70. Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953
71. Steele, R. P. J. Chem. Phys. 2013, 139, 121909
72. Henzler-Wildman, K. A.; Lei, M.; Thai, V.; Kerns, S. J.; Karplus, M.; Kern, D. Nature 2007, 450, 913
73. Weinberg, D. R.; Gagliardi, C. J.; Hull, J. F.; Murphy, C. F.; Kent, C. A.; Westlake, B. C.; Paul, A.; Ess, D. H.; McCafferty, D. G.; Meyer, T. J. Chem. Rev. 2012, 112, 4016
74. Milekhin, A. G.; Sveshnikova, L. L.; Duda, T. A.; Surovtsev, N. V.; Adichtchev, S. V.; Azhniuk, Y. M.; Himcinschi, C.; Kehr, M.; Zahn, D. R. T. J. Phys: Conf. Ser. 2010, 245, 4
75. Krauss, T. D.; Wise, F. W. Phys. Rev. Lett. 1997, 79, 5102
76. Woggon, U.; Giessen, H.; Gindele, F.; Wind, O.; Fluegel, B.; Peyghambarian, N. Phys. Rev. B 1996, 54, 17681
77. Machol, J. L.; Wise, F. W.; Patel, R. C.; Tanner, D. B. Phys. Rev. B 1993, 48, 2819
78. Luo, Z. X. F.; Yao, J. N. Trends Appl. Sci. Res. 2007, 2, 295
79. Englman, R.; Jortner, J. Mol. Phys. 1970, 18, 145
80. Inerbaev, T. M.; Masunov, A. E.; Khondaker, S. I.; Dobrinescu, A.; Plamada, A. V.; Kawazoe, Y. J. Chem. Phys. 2009, 131, 044106
81. Xu, X.; Zhao, Y.; Sie, E. J.; Lu, Y.; Liu, B.; Ekahana, S. A.; Ju, X.; Jiang, Q.; Wang, J.; Sun, H.; Sum, T. C.; Huan, C. H. A.; Feng, Y. P.; Xiong, Q. ACS Nano 2011, 5, 3660
82. Wei, H. H.-Y.; Evans, C. M.; Swartz, B. D.; Neukirch, A. J.; Young, J.; Prezhdo, O. V.; Krauss, T. D. Nano Lett. 2012, 12, 4465
83. Zheng, J.; Huang, F.; Yin, S.; Wang, Y.; Lin, Z.; Wu, X.; Zhao, Y. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9528