Nonadiabatic dynamics of charge transfer and singlet fission at the pentacene/C60 interface

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 4, 2014, Pages 1599-1608

  Akimov, Alexey V ^a,b   Prezhdo, Oleg V ^a  

^a UNIVERSITY OF ROCHESTER   (United States)

^b BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARRIER MULTIPLICATION; CHARGE SEPARATIONS; ELECTRON-PHONON RELAXATION; NON-ADIABATIC DYNAMICS; NONADIABATIC MOLECULAR DYNAMICS; ORGANIC HETEROJUNCTIONS; PHOTO-INDUCED ELECTRON TRANSFER; PHOTOVOLTAIC DEVICES;

HETEROJUNCTIONS; MOLECULAR DYNAMICS; SEPARATION;

CHARGE TRANSFER;

ANION; CATION; NANOMATERIAL; QUANTUM DOT;

ADIABATICITY; ARTICLE; DISSOCIATION; ELECTRIC CURRENT; ELECTRIC POTENTIAL; ELECTRON; ELECTRON TRANSPORT; ENERGY; ENERGY TRANSFER; EXCITATION; MOLECULAR DYNAMICS; MOTION; PHONON; PHOTON; QUANTUM MECHANICS; SOLAR ENERGY; SURFACE CHARGE;

EID: 84893471849     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja411800n     Document Type: Article

References (96)

1. Walter, M. G.; Warren, E. L.; McKone, J. R.; Boettcher, S. W.; Mi, Q.; Santori, E. A.; Lewis, N. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6446-6473
2. Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L.; Kloo, L.; Pettersson, H. Chem. Rev. 2010, 110, 6595-6663
3. Kubacka, A.; Fernández-García, M.; Colón, G. Chem. Rev. 2012, 112, 1555-1614
4. Akimov, A. V.; Neukirch, A. J.; Prezhdo, O. V. Chem. Rev. 2013, 113, 4496
5. Barber, G. D.; Hoertz, P. G.; Lee, S. H. A.; Abrams, N. M.; Mikulca, J.; Mallouk, T. E.; Liska, P.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M.; Ho-Baillie, A. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 2, 581-585
6. Johnson, J. C.; Nozik, A. J.; Michl, J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16302-16303
7. Kim, D. R.; Lee, C. H.; Rao, P. M.; Cho, I. S.; Zheng, X. L. Nano Lett. 2011, 11, 2704-2708
8. Barea, E. M.; Shalom, M.; Giménez, S.; Hod, I.; Mora-Seró, I.; Zaban, A.; Bisquert, J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6834-6839
9. Zhu, J.; Hsu, C.-M.; Yu, Z.; Fan, S.; Cui, Y. Nano Lett. 2010, 10, 1979-1984
10. Lee, J.; Vandewal, K.; Yost, S. R.; Bahlke, M. E.; Goris, L.; Baldo, M. A.; Manca, J. V.; Voorhis, T. V. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11878-11880
11. Chan, W.-L.; Tritsch, J. R.; Zhu, X.-Y. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18295-18302
12. Musser, A. J.; Al-Hashimi, M.; Maiuri, M.; Brida, D.; Heeney, M.; Cerullo, G.; Friend, R. H.; Clark, J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12747-12754
13. Paci, I.; Johnson, J. C.; Chen, X.; Rana, G.; Popovic, D.; David, D. E.; Nozik, A. J.; Ratner, M. A.; Michl, J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16546-16553
14. Difley, S.; Van Voorhis, T. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 594-601
15. Xiao, D.; Martini, L. A.; Snoeberger, R. C.; Crabtree, R. H.; Batista, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9014-9022
16. Sánchez-de-Armas, R.; Oviedo López, J.; A. San-Miguel, M.; Sanz, J. F.; Ordejón, P.; Pruneda, M. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 2856-2865
17. Kilin, D. S.; Pereversev, Y. V.; Prezhdo, O. V. J. Chem. Phys. 2004, 120, 11209
18. Kilina, S. V.; Craig, C. F.; Kilin, D. S.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 4871-4878
19. Fischer, S. A.; Madrid, A. B.; Isborn, C. M.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. Lett. 2009, 1, 232-237
20. Fischer, S. A.; Isborn, C. M.; Prezhdo, O. V. Chem. Sci. 2011, 2, 400
21. Hyeon-Deuk, K.; Prezhdo, O. V. Nano Lett. 2011, 11, 1845-1850
22. Isborn, C. M.; Kilina, S. V.; Li, X.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18291-18294
23. Fischer, S. A.; Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15483-15491
24. Yost, S. R.; Wang, L.-P.; Van Voorhis, T. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 14431-14436
25. Shockley, W.; Queisser, H. J. J. Appl. Phys. 1961, 32, 510
26. Kolodinski, S.; Werner, J. H.; Wittchen, T.; Queisser, H. J. Appl. Phys. Lett. 1993, 63, 2405
27. Christensen, O. J. Appl. Phys. 1976, 47, 689
28. Cunningham, P. D.; Boercker, J. E.; Foos, E. E.; Lumb, M. P.; Smith, A. R.; Tischler, J. G.; Melinger, J. S. Nano Lett. 2011, 11, 3476-3481
29. Wang, S.; Khafizov, M.; Tu, X.; Zheng, M.; Krauss, T. D. Nano Lett. 2010, 10, 2381-2386
30. Styers-Barnett, D. J.; Ellison, S. P.; Mehl, B. P.; Westlake, B. C.; House, R. L.; Park, C.; Wise, K. E.; Papanikolas, J. M. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 4507-4516
31. Bange, S.; Scherf, U.; Lupton, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1946-1949
32. Chan, W.-L.; Ligges, M.; Jailaubekov, A.; Kaake, L.; Miaja-Avila, L.; Zhu, X.-Y. Science 2011, 334, 1541-1545
33. Greyson, E. C.; Vura-Weis, J.; Michl, J.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 14168-14177
34. Jadhav, P. J.; Mohanty, A.; Sussman, J.; Lee, J.; Baldo, M. A. Nano Lett. 2011, 11, 1495-1498
35. Marciniak, H.; Fiebig, M.; Huth, M.; Schiefer, S.; Nickel, B.; Selmaier, F.; Lochbrunner, S. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 176402
36. Marciniak, H.; Pugliesi, I.; Nickel, B.; Lochbrunner, S. Phys. Rev. B 2009, 79
37. Minami, T.; Nakano, M. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 3, 145-150
38. Muntwiler, M.; Yang, Q.; Zhu, X.-Y. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2009, 174, 116-124
39. Roberts, S. T.; McAnally, R. E.; Mastron, J. N.; Webber, D. H.; Whited, M. T.; Brutchey, R. L.; Thompson, M. E.; Bradforth, S. E. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6388-6400
40. Smith, M. B.; Michl, J. Chem. Rev. 2010, 110, 6891-6936
41. Wang, C.; Tauber, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13988-13991
42. Wilson, M. W. B.; Rao, A.; Clark, J.; Kumar, R. S. S.; Brida, D.; Cerullo, G.; Friend, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11830-11833
43. Zimmerman, P. M.; Zhang, Z.; Musgrave, C. B. Nature 2010, 2, 648-652
44. Zimmerman, P. M.; Bell, F.; Casanova, D.; Head-Gordon, M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19944-19952
45. Rao, A.; Wilson, M. W. B.; Hodgkiss, J. M.; Albert-Seifried, S.; Bassler, H.; Friend, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12698-12703
46. Thorsmølle, V. K.; Averitt, R. D.; Demsar, J.; Smith, D. L.; Tretiak, S.; Martin, R. L.; Chi, X.; Crone, B. K.; Ramirez, A. P.; Taylor, A. J. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 17401
47. Thorsmølle, V. K.; Averitt, R. D.; Demsar, J.; Smith, D. L.; Tretiak, S.; Martin, R. L.; Chi, X.; Crone, B. K.; Ramirez, A. P.; Taylor, A. J. Physica B 2009, 404, 3127-3130
48. Yi, Y.; Coropceanu, V.; Brédas, J.-L J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15777-15783
49. Craig, C.; Duncan, W.; Prezhdo, O. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 163001
50. Duncan, W. R.; Craig, C. F.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8528-8543
51. Fischer, S. A.; Habenicht, B. F.; Madrid, A. B.; Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. J. Chem. Phys. 2011, 134, 24102
52. Hyeon-Deuk, K.; Prezhdo, O. V. ACS Nano 2012, 6, 1239-1250
53. Tully, J. C. J. Chem. Phys. 1990, 93, 1061-1071
54. Sholl, D. S.; Tully, J. C. J. Chem. Phys. 1998, 109, 7702
55. Tiago, M.; Northrup, J.; Louie, S. Phys. Rev. B 2003, 67, 115212
56. Jundt, C.; Klein, G.; Sipp, B.; Le Moigne, J.; Joucla, M.; Villaeys, A. A. Chem. Phys. Lett. 1995, 241, 84-88
57. Kato, T.; Kodama, T.; Shida, T.; Nakagawa, T.; Matsui, Y.; Suzuki, S.; Shiromaru, H.; Yamauchi, K.; Achiba, Y. Chem. Phys. Lett. 1991, 180, 446-450
58. Szczepanski, J.; Wehlburg, C.; Vala, M. Chem. Phys. Lett. 1995, 232, 221-228
59. Gianozzi, P.; Baroni, S.; Bonini, N.; Calandra, M.; Car, R.; Cavazzoni, C.; Ceresoli, D.; Chiarotti, G. L.; Cococcioni, M.; Dabo, I.; Dal Corso, A.; de Gironcoli, S.; Fabris, S.; Fratesi, G.; Gebauer, R.; Gerstmann, U.; Gougoussis, C.; Kokalj, A.; Lazzeri, M.; Martin-Samos, L.; Marzari, N.; Mauri, F.; Mazzarello, R.; Paolini, S.; Pasquarello, A.; Paulatto, L.; Sbraccia, C.; Scandolo, S.; Sclauzero, G.; Seitsonen, A. P.; Smogunov, A.; Umari, P.; Wentzcovitch, R. M. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 395592
60. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
61. Perdew, J. P.; Burke, K. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1396
62. Barone, V.; Casarin, M.; Forrer, D.; Pavone, M.; Sambi, M.; Vittadini, A. J. Comput. Chem. 2009, 30, 934-939
63. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787-1799
64. Muccioli, L.; D'Avino, G.; Zannoni, C. Adv. Mater. 2011, 23, 4532-4536
65. Nose, S. A J. Chem. Phys. 1984, 81, 511-519
66. Nose, S. J. Phys. Soc. Jpn. 2001, 70, 75-77
67. Hoover, W. G. Mol. Simul. 2007, 33, 13
68. Hoover, W. G. Phys. Rev. A 1989, 40, 2814-2815
69. Akimov, A. V.; Prezhdo, O. V. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 4959-4972
70. Fabiano, E.; Keal, T. W.; Thiel, W. Chem. Phys. 2008, 349, 334-347
71. Prezhdo, O. V.; Duncan, W. R.; Prezhdo, V. V. Prog. Surf. Sci. 2009, 84, 30-68
72. Hack, M. D.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 7917-7926
73. Hack, M. D.; Wensmann, A. M.; Truhlar, D. G.; Ben-Nun, M.; Martínez, T. J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 1172
74. Fabiano, E.; Groenhof, G.; Thiel, W. Chem. Phys. 2008, 351, 111-116
75. Nelson, T.; Fernandez-Alberti, S.; Chernyak, V.; Roitberg, A. E.; Tretiak, S. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 5402-5414
76. Nelson, T.; Fernandez-Alberti, S.; Chernyak, V.; Roitberg, A. E.; Tretiak, S. J. Chem. Phys. 2012, 136, 054108
77. Hammes-Schiffer, S.; Tully, J. C. J. Chem. Phys. 1994, 101, 4657
78. Sharifzadeh, S.; Darancet, P.; Kronik, L.; Neaton, J. B. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2197-2201
79. Kilina, S. V.; Neukirch, A. J.; Habenicht, B. F.; Kilin, D. S.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 180404
80. Long, R.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19240-19249
81. Long, R.; English, N. J.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14238-14248
82. Akimov, A. V.; Muckerman, J. T.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8682
83. Müller, A. M.; Avlasevich, Y. S.; Schoeller, W. W.; Müllen, K.; Bardeen, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14240-14250
84. Godby, R. W.; Schlüter, M.; Sham, L. J. Phys. Rev. B 1988, 37, 10159
85. Gygi, F.; Baldereschi, A. Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 2160-2163
86. Levine, Z. H.; Allan, D. C. Phys. Rev. Lett. 1989, 63, 1719-1722
87. Finazzi, E.; Di Valentin, C.; Pacchioni, G.; Selloni, A. J. Chem. Phys. 2008, 129, 154113
88. Hybertsen, M. S.; Louie, S. G. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 1418-1421
89. Hybertsen, M. S.; Louie, S. G. Phys. Rev. B 1986, 34, 5390
90. Marcus, R. A. Annu. Rev. Phys. Chem. 1964, 15, 155-196
91. Hammes-Schiffer, S.; Stuchebrukhov, A. A. Chem. Rev. 2010, 110, 6939-6960
92. Roy, S.; Shenvi, N. A.; Tully, J. C. J. Chem. Phys. 2009, 130, 174716
93. Andrews, D. L. A. Chem. Phys. 1989, 135, 195-201
94. Kilin, D. S.; Tsemekhman, K.; Prezhdo, O. V.; Zenkevich, E. I.; von Borczyskowski, C. J. Photochem. Photobiol., A 2007, 190, 342-351
95. Kilin, D. S.; Tsemekhman, K. L.; Kilina, S. V.; Balatsky, A. V.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 4549-4556
96. Isborn, C. M.; Kilina, S. V.; Li, X.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18291-18294