Nearly exclusive growth of small diameter semiconducting single-wall carbon nanotubes from organic chemistry synthetic end-cap molecules

Nano Letters

Volumn 15, Issue 1, 2015, Pages 586-595

  Liu, Bilu ^a   Liu, Jia ^a   Li, Hai Bei ^b   Bhola, Radha ^c   Jackson, Edward A ^c   Scott, Lawrence T ^c   Page, Alister ^d   Irle, Stephan ^e   Morokuma, Keiji ^f   Zhou, Chongwu ^a  

^a University of Southern California   (United States)

^b SHANDONG UNIVERSITY   (China)

^c BOSTON COLLEGE   (United States)

^d UNIVERSITY OF NEWCASTLE   (Australia)

^e NAGOYA UNIVERSITY   (Japan)

^f KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

Carbon nanotubes; chirality; controlled growth; end cap molecules; metal free; semiconducting

Indexed keywords

CARBON; CARBON NANOTUBES; CATALYSTS; CHIRALITY; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRONIC PROPERTIES; METALS; MOLECULES; ORGANIC CARBON; SEMICONDUCTOR GROWTH; STEREOCHEMISTRY; YARN;

CONTROLLED GROWTH; ELECTRICAL TRANSPORT MEASUREMENTS; ELECTRONIC APPLICATION; END CAPS; METAL FREE; ORGANIC CHEMISTRY SYNTHESIS; SEMICONDUCTING; SPECTROSCOPIC CHARACTERIZATION;

SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES (SWCN);

EID: 84920964662     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl504066f     Document Type: Article

References (56)

1. De Volder, M. F. L.; Tawfick, S. H.; Baughman, R. H.; Hart, A. J. Science 2013, 339, 535-539
2. Odom, T. W.; Huang, J. L.; Kim, P.; Lieber, C. M. Nature 1998, 391, 62-64
3. Rao, R.; Liptak, D.; Cherukuri, T.; Yakobson, B. I.; Maruyama, B. Nat. Mater. 2012, 11, 213-216
4. Chiang, W. H.; Sankaran, R. M. Nat. Mater. 2009, 8, 882-886
5. Harutyunyan, A. R.; Chen, G. G.; Paronyan, T. M.; Pigos, E. M.; Kuznetsov, O. A.; Hewaparakrama, K.; Kim, S. M.; Zakharov, D.; Stach, E. A.; Sumanasekera, G. U. Science 2009, 326, 116-120
6. Yao, Y. G.; Li, Q. W.; Zhang, J.; Liu, R.; Jiao, L. Y.; Zhu, Y. T.; Liu, Z. F. Nat. Mater. 2007, 6, 283-286
7. Bachilo, S. M.; Balzano, L.; Herrera, J. E.; Pompeo, F.; Resasco, D. E.; Weisman, R. B. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11186-11187
8. Ding, L.; Tselev, A.; Wang, J. Y.; Yuan, D. N.; Chu, H. B.; McNicholas, T. P.; Li, Y.; Liu, J. Nano Lett. 2009, 9, 800-805
9. Wang, H.; Wang, B.; Quek, X. Y.; Wei, L.; Zhao, J. W.; Li, L. J.; Chan-Park, M. B.; Yang, Y. H.; Chen, Y. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16747-16749
10. Che, Y. C.; Wang, C.; Liu, J.; Liu, B. L.; Lin, X.; Parker, J.; Beasley, C.; Wong, H. S. P.; Zhou, C. W. ACS Nano 2012, 6, 7454-7462
11. Hong, G.; Zhang, B.; Peng, B. H.; Zhang, J.; Choi, W. M.; Choi, J. Y.; Kim, J. M.; Liu, Z. F. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14642-14643
12. Li, Y. M.; Peng, S.; Mann, D.; Cao, J.; Tu, R.; Cho, K. J.; Dai, H. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6968-6971
13. Zhou, W. W.; Zhan, S. T.; Ding, L.; Liu, J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14019-14026
14. Chen, Y. B.; Shen, Z. Y.; Xu, Z. W.; Hu, Y.; Xu, H. T.; Wang, S.; Guo, X. L.; Zhang, Y. F.; Peng, L. M.; Ding, F.; Liu, Z. F.; Zhang, J. Nat. Commun. 2013, 4, 2205
15. Yang, F.; Wang, X.; Zhang, D. Q.; Yang, J.; Luo, D.; Xu, Z. W.; Wei, J. K.; Wang, J. Q.; Xu, Z.; Peng, F.; Li, X. M.; Li, R. M.; Li, Y. L.; Li, M. H.; Bai, X. D.; Ding, F.; Li, Y. Nature 2014, 510, 522-524
16. Qin, X. J.; Peng, F.; Yang, F.; He, X. H.; Huang, H. X.; Luo, D.; Yang, J.; Wang, S.; Liu, H. C.; Peng, L. M.; Li, Y. Nano Lett. 2014, 14, 512-517
17. Li, J. H.; Liu, K. H.; Liang, S. B.; Zhou, W. W.; Pierce, M.; Wang, F.; Peng, L. M.; Liu, J. ACS Nano 2014, 8, 554-562
18. Liu, B. L.; Ren, W. C.; Li, S. S.; Liu, C.; Cheng, H. M. Chem. Commun. 2012, 48, 2409-2411
19. Hitosugi, S.; Nakanishi, W.; Yamasaki, T.; Isobe, H. Nat. Commun. 2011, 2, 492
20. Fort, E. H.; Donovan, P. M.; Scott, L. T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16006-16007
21. Scott, L. T.; Jackson, E. A.; Zhang, Q. Y.; Steinberg, B. D.; Bancu, M.; Li, B. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 107-110
22. Yagi, A.; Segawa, Y.; Itami, K. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2962-2965
23. Jasti, R.; Bhattacharjee, J.; Neaton, J. B.; Bertozzi, C. R. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17646-17647
24. Yao, Y. G.; Feng, C. Q.; Zhang, J.; Liu, Z. F. Nano Lett. 2009, 9, 1673-1677
25. Liu, B. L.; Liu, J.; Tu, X. M.; Zhang, J. L.; Zheng, M.; Zhou, C. W. Nano Lett. 2013, 13, 4416-4421
26. Liu, J.; Wang, C.; Tu, X. M.; Liu, B. L.; Chen, L.; Zheng, M.; Zhou, C. W. Nat. Commun. 2012, 3, 1199
27. Smalley, R. E.; Li, Y. B.; Moore, V. C.; Price, B. K.; Colorado, R.; Schmidt, H. K.; Hauge, R. H.; Barron, A. R.; Tour, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15824-15829
28. Sanchez-Valencia, J. R.; Dienel, T.; Groning, O.; Shorubalko, I.; Mueller, A.; Jansen, M.; Amsharov, K.; Ruffieux, P.; Fasel, R. Nature 2014, 512, 61-64
29. Yu, X. C.; Zhang, J.; Choi, W.; Choi, J. Y.; Kim, J. M.; Gan, L. B.; Liu, Z. F. Nano Lett. 2010, 10, 3343-3349
30. Ibrahim, I.; Bachmatiuk, A.; Grimm, D.; Popov, A.; Makharza, S.; Knupfer, M.; Buchner, B.; Cuniberti, G.; Rummeli, M. H. ACS Nano 2012, 6, 10825-10834
31. Omachi, H.; Nakayama, T.; Takahashi, E.; Segawa, Y.; Itami, K. Nat. Chem. 2013, 5, 572-576
32. Yunker, P. J.; Still, T.; Lohr, M. A.; Yodh, A. G. Nature 2011, 476, 308-311
33. Tang, Z. K.; Zhai, J. P.; Tong, Y. Y.; Hu, X. J.; Saito, R.; Feng, Y. J.; Sheng, P. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 047402
34. Saito, R.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S. Physical Properties of Carbon Nanotubes; Imperial College Press: London, 1998.
35. Liu, B. L.; Ren, W. C.; Gao, L. B.; Li, S. S.; Pei, S. F.; Liu, C.; Jiang, C. B.; Cheng, H. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2082-2083
36. Zhang, G. Y.; Qi, P. F.; Wang, X. R.; Lu, Y. R.; Li, X. L.; Tu, R.; Bangsaruntip, S.; Mann, D.; Zhang, L.; Dai, H. J. Science 2006, 314, 974-977
37. Zhou, C. W.; Kong, J.; Dai, H. J. Phys. Rev. Lett. 2000, 84, 5604-5607
38. Collins, P. C.; Arnold, M. S.; Avouris, P. Science 2001, 292, 706-709
39. Seidel, R. V.; Graham, A. P.; Kretz, J.; Rajasekharan, B.; Duesberg, G. S.; Liebau, M.; Unger, E.; Kreupl, F.; Hoenlein, W. Nano Lett. 2005, 5, 147-150
40. Bachmatiuk, A.; Borrnert, F.; Grobosch, M.; Schaffel, F.; Wolff, U.; Scott, A.; Zaka, M.; Warner, J. H.; Klingeler, R.; Knupfer, M.; Buchner, B.; Rummeli, M. H. ACS Nano 2009, 3, 4098-4104
41. Smalley, R. E.; Yakobson, B. I. Solid State Commun. 1998, 107, 597-606
42. Ding, F.; Larsson, P.; Larsson, J. A.; Ahuja, R.; Duan, H. M.; Rosen, A.; Bolton, K. Nano Lett. 2008, 8, 463-468
43. Yazyev, O. V.; Pasquarello, A. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 156102
44. Liu, B. L.; Jiang, H.; Krasheninnikov, A. V.; Nasibulin, A. G.; Ren, W. C.; Liu, C.; Kauppinen, E. I.; Cheng, H. M. Small 2013, 9, 1379-1386
45. Yu, B.; Liu, C.; Hou, P. X.; Tian, Y.; Li, S. S.; Liu, B. L.; Li, F.; Kauppinen, E. I.; Cheng, H.-M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5232-5235
46. Li, P.; Zhang, J. J. Mater. Chem. 2011, 21, 11815-11821
47. Petrukhina, M. A.; Andreini, K. W.; Mack, J.; Scott, L. T. J. Org. Chem. 2005, 70, 5713-5716
48. Hanson, J. C.; ENordman, C. E. Acta Crystallogr., Sect. B 1976, B32, 1147-1153
49. Barth, W. E.; Lawton, R. G. J. Am. Chem. Soc. 1966, 88, 380-381
50. Barth, W. E.; Lawton, R. G. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 1730-1745
51. Butterfield, A. M.; Gilomen, B.; Siegel, J. S. Org. Process Res. Dev. 2012, 16, 664-676
52. Eliseeva, M. N.; Scott, L. T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15169-15172
53. Jorio, A.; Saito, R.; Dresselhaus, M. S.; Dresselhaus, G. Raman Spectroscopy in Graphene Related Systems; Wiley VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, 2010.
54. Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
55. Ditchfie, R.; Hehre, W. J.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1971, 54, 724-728
56. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J. J.A.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, O.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, revision A.02; Gaussian, Inc.: Wallingford CT, 2009.