Time-Domain Ab Initio Analysis of Excitation Dynamics in a Quantum Dot/Polymer Hybrid: Atomistic Description Rationalizes Experiment

Nano Letters

Volumn 15, Issue 7, 2015, Pages 4274-4281

  Long, Run ^a,b   Prezhdo, Oleg V ^c  

^a BEIJING NORMAL UNIVERSITY   (China)

^b UNIVERSITY COLLEGE DUBLIN   (Ireland)

^c UNIVERSITY OF SOUTHERN CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

CdS quantum dot; charge separation and relaxation; inorganic organic photovoltaics; nonadiabatic molecular dynamics; poly(3 hexylthiophene); time dependent density functional theory

Indexed keywords

CADMIUM SULFIDE; CONJUGATED POLYMERS; COPOLYMERS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRONIC STRUCTURE; ELECTRONS; ENERGY DISSIPATION; INTERFACES (MATERIALS); MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULES; PHONONS; SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS; SOLAR CELLS; SOLAR POWER GENERATION; TIME DOMAIN ANALYSIS;

CDS QUANTUM DOTS; CHARGE SEPARATIONS; INORGANIC-ORGANIC; NONADIABATIC MOLECULAR DYNAMICS; POLY (3-HEXYLTHIOPHENE); TIME DEPENDENT DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

POLYMERS;

EID: 84936887943     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl5046268     Document Type: Article

References (74)

1. Ren, S.; Chang, L.-Y.; Lim, S.-K.; Zhao, J.; Smith, M.; Zhao, N.; Bulović, V.; Bawendi, M.; Gradečak, S. Nano Lett. 2011, 11, 3998-4002
2. Zhou, Y.; Riehle, F. S.; Yuan, Y.; Schleiermacher, H.-F.; Niggemann, M.; Urban, G. A.; Krüger, M. Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 013304
3. Caruso, D.; Troisi, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 13498-13502
4. Nair, G.; Chang, L.-Y.; Geyer, S. M.; Bawendi, M. G. Nano Lett. 2011, 11, 2145-2151
5. Long, R.; English, N. J.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135 (50) 18892-18900
6. Califano, M.; Franceschetti, A.; Zunger, A. Nano Lett. 2005, 5, 2360-2364
7. Califano, M.; Zunger, A.; Franceschetti, A. Nano Lett. 2004, 4, 525-531
8. Rabani, E.; Baer, R. Nano Lett. 2008, 8, 4488-4492
9. Sambur, J. B.; Novet, T.; Parkinson, B. A. Science 2010, 330, 63-66
10. Kelley, A. M. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 1296-1300
11. ten Cate, S.; Liu, Y.; Schins, J. M.; Law, M.; Siebbeles, L. D. A. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 3257-3262
12. Stewart, J. T.; Padilha, L. A.; Bae, W. K.; Koh, W.-K.; Pietryga, J. M.; Klimov, V. I. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2061-2068
13. Chaban, V. V.; Prezhdo, V. V.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 4, 1-6
14. 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, 4465-4471
15. Nozik, A. J. Phys. E (Amsterdam, Netherlands) 2002, 14, 115-120
16. Nozik, A. J.; Beard, M. C.; Luther, J. M.; Law, M.; Ellingson, R. J.; Johnson, J. C. Chem. Rev. 2010, 110, 6873-6890
17. Skrabalak, S. E.; Xia, Y. ACS Nano 2009, 3, 10-15
18. Solomeshch, O.; Kigel, A.; Saschiuk, A.; Medvedev, V.; Aharoni, A.; Razin, A.; Eichen, Y.; Banin, U.; Lifshitz, E.; Tessler, N. J. Appl. Phys. 2005, 98, 074310
19. Paraecattil, A. A.; Banerji, N. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1472-1482
20. Guerrero, A.; Marchesi, L. F.; Boix, P. P.; Bisquert, J.; Garcia-Belmonte, G. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 1386-1392
21. Guo, C.; Lin, Y.-H.; Witman, M. D.; Smith, K. A.; Wang, C.; Hexemer, A.; Strzalka, J.; Gomez, E. D.; Verduzco, R. Nano Lett. 2013, 13, 2957-2963
22. Gélinas, S.; Rao, A.; Kumar, A.; Smith, S. L.; Chin, A. W.; Clark, J.; van der Poll, T. S.; Bazan, G. C.; Friend, R. H. Science 2014, 343, 512-516
23. Mehraeen, S.; Coropceanu, V.; Brédas, J.-L. Phys. Rev. B 2013, 87, 195209
24. Cappel, U. B.; Dowland, S. A.; Reynolds, L. X.; Dimitrov, S.; Haque, S. A. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 4253-4257
25. Colbert, A. E.; Janke, E. M.; Hsieh, S. T.; Subramaniyan, S.; Schlenker, C. W.; Jenekhe, S. A.; Ginger, D. S. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 4, 280-284
26. Huynh, W. U.; Dittmer, J. J.; Alivisatos, A. P. Science 2002, 295, 2425-2427
27. Couderc, E.; Greaney, M. J.; Brutchey, R. L.; Bradforth, S. E. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 18418-18426
28. Morgenstern, F. S. F.; Rao, A.; Böhm, M. L.; Kist, R. J. P.; Vaynzof, Y.; Greenham, N. C. ACS Nano 2014, 8, 1647-1654
29. Brédas, J.-L.; Norton, J. E.; Cornil, J.; Coropceanu, V. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1691-1699
30. Coropceanu, V.; Cornil, J.; da Silva Filho, D. A.; Olivier, Y.; Silbey, R.; Brédas, J.-L. Chem. Rev. 2007, 107 (4) 926-952
31. Brédas, J.-L.; Beljonne, D.; Coropceanu, V.; Cornil, J. Chem. Rev. 2004, 104, 4971-5004
32. Hukka, T. I.; Toivonen, T.; Hennebicq, E.; Brédas, J. L.; Janssen, R. A. J.; Beljonne, D. Adv. Mater. 2006, 18, 1301-1306
33. Kilina, S.; Batista, E. R.; Yang, P.; Tretiak, S.; Saxena, A.; Martin, R. L.; Smith, D. L. ACS Nano 2008, 2, 1381-1388
34. Dowland, S. A.; Reynolds, L. X.; MacLachlan, A.; Cappel, U. B.; Haque, S. A. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 13896-13901
35. Christians, J. A.; Kamat, P. V. ACS Nano 2013, 7 (9) 7967-7974
36. Barbara, P. F.; Meyer, T. J.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13148-13168
37. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265-322
38. Marcus, R. A. J. Chem. Phys. 1956, 24, 966-978
39. Closs, G. L.; Miller, J. R. Science 1988, 240, 440-447
40. Hyeon-Deuk, K.; Kim, J.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 6, 244-249
41. Zhu, H.; Yang, Y.; Hyeon-Deuk, K.; Califano, M.; Song, N.; Wang, Y.; Zhang, W.; Prezhdo, O. V.; Lian, T. Nano Lett. 2013, 14, 1263-1269
42. McGuire, J. A.; Joo, J.; Pietryga, J. M.; Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1810-1819
43. Tully, J. C. J. Chem. Phys. 1990, 93, 1061-1071
44. Craig, C. F.; Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 163001
45. Fischer, S. A.; Habenicht, B. F.; Madrid, A. B.; Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. J. Chem. Phys. 2011, 134 (2) 024102
46. Habenicht, B. F.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 197402
47. Nelson, T. R.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3702-3710
48. Bao, H.; Habenicht, B. F.; Prezhdo, O. V.; Ruan, X. Phys. Rev. B 2009, 79, 235306
49. Kilina, S. V.; Kilin, D. S.; Prezhdo, O. V. ACS Nano 2008, 3, 93-99
50. Neukirch, A. J.; Guo, Z.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 15034-15040
51. Guo, Z.; Habenicht, B. F.; Liang, W.-Z.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. B 2010, 81, 125415
52. Long, R.; Prezhdo, O. V. Nano Lett. 2014, 14, 3335-3341
53. Duncan, W. R.; Stier, W. M.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 941-7951
54. Long, R.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19240-19249
55. Long, R.; English, N. J.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14238-14248
56. Long, R.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4343-4354
57. Akimov, A. V.; Prezhdo, O. V. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 4959-4972
58. Deibel, C.; Mack, D.; Gorenflot, J.; Schöll, A.; Krause, S.; Reinert, F.; Rauh, D.; Dyakonov, V. Phys. Rev. B 2010, 81, 085202
59. Fonoberov, V. A.; Pokatilov, E. P.; Balandin, A. A. Phys. Rev. B 2002, 66, 085310
60. Kilina, S. V.; Kilin, D. S.; Prezhdo, O. V. ACS Nano 2009, 3, 93-99
61. Kilina, S. V.; Neukirch, A. J.; Habenicht, B. F.; Kilin, D. S.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 180404
62. Kasuya, A.; Sivamohan, R.; Barnakov, Y. A.; Dmitruk, I. M.; Nirasawa, T.; Romanyuk, V. R.; Kumar, V.; Mamykin, S. V.; Tohji, K.; Jeyadevan, B.; Shinoda, K.; Kudo, T.; Terasaki, O.; Liu, Z.; Belosludov, R. V.; Sundararajan, V.; Kawazoe, Y. Nat. Mater. 2004, 3, 99-102
63. Puzder, A.; Williamson, A. J.; Gygi, F.; Galli, G. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 217401
64. Kilina, S.; Velizhanin, K. A.; Ivanov, S.; Prezhdo, O. V.; Tretiak, S. ACS Nano 2012, 6, 6515-6524
65. Lee, D.; DuBois, J. L.; Kanai, Y. Nano Lett. 2014, 14, 6884-6888
66. Routzahn, A. L.; Jain, P. K. Nano Lett. 2015, 15, 2504-2509
67. Giansante, C.; Infante, I.; Fabiano, E.; Grisorio, R.; Suranna, G. P.; Gigli, G. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1875-1886
68. Bang, J. H.; Kamat, P. V. ACS Nano 2011, 5, 9421-9427
69. Brown, P.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8890-8891
70. Chaban, V. V.; Prezhdo, V. V.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1-6
71. Gelinas, S.; Rao, A.; Kumar, A.; Smith, S. L.; Chin, A. W.; Clark, J.; van der Poll, T. S.; Bazan, G. C.; Friend, R. H. Science 2014, 343, 512-516
72. Bakulin, A. A.; Rao, A.; Pavelyev, V. G.; van Loosdrecht, P. H. M.; Pshenichnikov, M. S.; Niedzialek, D.; Cornil, J.; Beljonne, D.; Friend, R. H. Science 2012, 335, 1340-1344
73. Karan, S.; Majumder, M.; Mallik, B. Photochem. Photobiol. Sci. 2012, 11, 1220-1232
74. Piris, J.; Dykstra, T. E.; Bakulin, A. A.; Loosdrecht, P. H. M. v.; Knulst, W.; Trinh, M. T.; Schins, J. M.; Siebbeles, L. D. A. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 14500-14506