Simulating Third-Order Nonlinear Optical Properties Using Damped Cubic Response Theory within Time-Dependent Density Functional Theory

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 12, Issue 3, 2016, Pages 1294-1304

  Hu, Zhongwei ^a   Autschbach, Jochen ^b   Jensen, Lasse ^a  

^a PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY AT BUFFALO   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84960439171     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.jctc.5b01060     Document Type: Article

References (72)

1. Tutt, L. W.; Kost, A. Nature 1992, 356, 225-226 10.1038/356225a0
2. Ehrlich, J. E.; Wu, X. L.; Lee, I.-Y. S.; Hu, Z.-Y.; Röckel, H.; Marder, S. R.; Perry, J. W. Opt. Lett. 1997, 22, 1843-1845 10.1364/OL.22.001843
3. Spangler, C. W. J. Mater. Chem. 1999, 9, 2013-2020 10.1039/a902802a
4. Neto, N. M. B.; Oliveira, S. L.; Misoguti, L.; Mendonca, C. R.; Goncalves, P. J.; Borissevitch, I. E.; Dinelli, L. R.; Romualdo, L. L.; Batista, A. A.; Zilio, S. C. J. Appl. Phys. 2006, 99, 123103 10.1063/1.2204350
5. Hales, J. M.; Cozzuol, M.; Screen, T. E. O.; Anderson, H. L.; Perry, J. W. Opt. Express 2009, 17, 18478-18488 10.1364/OE.17.018478
6. Parthenopoulos, D. A.; Rentzepis, P. M. Science 1989, 245, 843-845 10.1126/science.245.4920.843
7. Strickler, J. H.; Webb, W. W. Opt. Lett. 1991, 16, 1780-1782 10.1364/OL.16.001780
8. Shen, Y.; Swiatkiewicz, J.; Jakubczyk, D.; Xu, F.; Prasad, P. N.; Vaia, R. A.; Reinhardt, B. A. Appl. Opt. 2001, 40, 938-940 10.1364/AO.40.000938
9. Corredor, C. C.; Huang, Z.-L.; Belfield, K. D.; Morales, A. R.; Bondar, M. V. Chem. Mater. 2007, 19, 5165-5173 10.1021/cm071336b
10. Dvornikov, A. S.; Walker, E. P.; Rentzepis, P. M. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 13633-13644 10.1021/jp905655z
11. Köhler, R. H.; Cao, J.; Zipfel, W. R.; Webb, W. W.; Hanson, M. R. Science 1997, 276, 2039-2042 10.1126/science.276.5321.2039
12. Miller, M. J.; Wei, S. H.; Parker, I.; Cahalan, M. D. Science 2002, 296, 1869-1873 10.1126/science.1070051
13. Zipfel, W. R.; Williams, R. M.; Christie, R.; Nikitin, A. Y.; Hyman, B. T.; Webb, W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, 100, 7075-7080 10.1073/pnas.0832308100
14. Kneipp, J.; Kneipp, H.; Kneipp, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 17149 10.1073/pnas.0608262103
15. Fuentes-Hernandez, C.; Ramos-Ortiz, G.; Tseng, S.-Y.; Gaj, M. P.; Kippelen, B. J. Mater. Chem. 2009, 19, 7394-7401 10.1039/b905561d
16. Clark, T. B.; Orr, M. E.; Flynn, D. C.; Goodson, T. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 7331-7338 10.1021/jp2005925
17. Kanis, D. R.; Ratner, M. A.; Marks, T. Chem. Rev. 1994, 94, 195 10.1021/cr00025a007
18. Mizrahi, V.; Saifi, M. A.; Andrejco, M. J.; DeLong, K. W.; Stegeman, G. I. Opt. Lett. 1989, 14, 1140-1142 10.1364/OL.14.001140
19. Hales, J. M.; Matichak, J.; Barlow, S.; Ohira, S.; Yesudas, K.; Brédas, J.-L.; Perry, J. W.; Marder, S. R. Science 2010, 327, 1485-1488 10.1126/science.1185117
20. Nanda, K. D.; Krylov, A. I. J. Chem. Phys. 2015, 142, 064118 10.1063/1.4907715
21. Olsen, J.; Jørgensen, P. J. Chem. Phys. 1985, 82, 3235-3264 10.1063/1.448223
22. Helgaker, T.; Coriani, S.; Jørgensen, P.; Kristensen, K.; Olsen, J.; Ruud, K. Chem. Rev. 2012, 112, 543-631 10.1021/cr2002239
23. Norman, P.; Bishop, D. M.; Jensen, H. J. A.; Oddershede, J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 10323-10334 10.1063/1.1415081
24. Norman, P.; Bishop, D. M.; Jensen, H. J. A.; Oddershede, J. J. Chem. Phys. 2005, 123, 194103 10.1063/1.2107627
25. Macak, P.; Luo, Y.; Ågren, H. Chem. Phys. Lett. 2000, 330, 447 10.1016/S0009-2614(00)01096-4
26. Kamarchik, E.; Krylov, A. I. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 488-492 10.1021/jz101616g
27. Silverstein, D. W.; Jensen, L. J. Chem. Phys. 2012, 136, 064110 10.1063/1.3684235
28. Silverstein, D. W.; Jensen, L. J. Chem. Phys. 2012, 136, 064111 10.1063/1.3684236
29. Kristensen, K.; Kauczor, J.; Kjærgaard, T.; Jørgensen, P. J. Chem. Phys. 2009, 131, 044112 10.1063/1.3173828
30. Kristensen, K.; Kauczor, J.; Thorvaldsen, A. J.; Jørgensen, P.; Kjærgaard, T.; Rizzo, A. J. Chem. Phys. 2011, 134, 214104 10.1063/1.3595280
31. te Velde, G.; Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J.; Fonseca Guerra, C.; van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Ziegler, T. J. Comput. Chem. 2001, 22, 931-967 10.1002/jcc.1056
32. Fonseca Guerra, C.; Snijders, J. G.; te Velde, G.; Baerends, E. Theor. Chem. Acc. 1998, 99, 391-403 10.1007/s002140050021
33. Baerends, E.; Ziegler, T.; Autschbach, J.; Bashford, D.; Bérces, A.; Bickelhaupt, F.; Bo, C.; Boerrigter, P.; Cavallo, L.; Chong, D.; Deng, L.; Dickson, R.; Ellis, D.; van Faassen, M.; Fan, L.; Fischer, T.; Guerra, C. F.; Franchini, M.; Ghysels, A.; Giammona, A.; van Gisbergen, S.; Götz, A.; Groeneveld, J.; Gritsenko, O.; Grüning, M.; Gusarov, S.; Harris, F.; van den Hoek, P.; Jacob, C.; Jacobsen, H.; Jensen, L.; Kaminski, J.; van Kessel, G.; Kootstra, F.; Kovalenko, A.; Krykunov, M.; van Lenthe, E.; McCormack, D.; Michalak, A.; Mitoraj, M.; Morton, S.; Neugebauer, J.; Nicu, V.; Noodleman, L.; Osinga, V.; Patchkovskii, S.; Pavanello, M.; Philipsen, P.; Post, D.; Pye, C.; Ravenek, W.; Rodriguez, J.; Ros, P.; Schipper, P.; Schreckenbach, G.; Seldenthuis, J.; Seth, M.; Snijders, J.; Solà, M.; Swart, M.; Swerhone, D.; te Velde, G.; Vernooijs, P.; Versluis, L.; Visscher, L.; Visser, O.; Wang, F.; Wesolowski, T.; van Wezenbeek, E.; Wiesenekker, G.; Wolff, S.; Woo, T.; Yakovlev, A. Amsterdam Density Functional; Scientific Computing & Modelling: Amsterdam, The Netherlands, 2013. http://www.scm.com.
34. Jensen, L.; Autschbach, J.; Schatz, G. C. J. Chem. Phys. 2005, 122, 224115 10.1063/1.1929740
35. Hu, Z.; Autschbach, J.; Jensen, L. J. Chem. Phys. 2014, 141, 124305 10.1063/1.4895971
36. Ye, A.; Autschbach, J. J. Chem. Phys. 2006, 125, 234101 10.1063/1.2388266
37. Bishop, D. M.; Kirtman, B.; Kurtz, H. A.; Rice, J. E. J. Chem. Phys. 1993, 98, 8024-8030 10.1063/1.464556
38. Bishop, D. M.; Pipin, J.; Kirtman, B. J. Chem. Phys. 1995, 102, 6778-6786 10.1063/1.469150
39. Ingamells, V. E.; Papadopoulos, M. G.; Raptis, S. G. Chem. Phys. Lett. 1999, 307, 484-492 10.1016/S0009-2614(99)00542-4
40. Torruellas, W. E.; Zanoni, R.; Stegeman, G. I.; Möhlmann, G. R.; Erdhuisen, E. W. P.; Horsthuis, W. H. G. J. Chem. Phys. 1991, 94, 6851-6856 10.1063/1.460263
41. Beljonne, D.; Brédas, J. L.; Cha, M.; Torruellas, W. E.; Stegeman, G. I.; Hofstraat, J. W.; Horsthuis, W. H. G.; Mohlmann, G. R. J. Chem. Phys. 1995, 103, 7834-7843 10.1063/1.470200
42. Antonov, L.; Kamada, K.; Ohta, K.; Kamounah, F. S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 1193-1197 10.1039/b211260d
43. Day, P. N.; Nguyen, K. A.; Pachter, R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1803-1814 10.1021/jp047511i
44. Day, P. N.; Nguyen, K. A.; Pachter, R. J. Chem. Phys. 2006, 125, 094103 10.1063/1.2338031
45. Boyd, R. W. Nonlinear Optics; Academic Press: San Diego, CA, 1992.
46. Karna, S. P.; Dupuis, M. J. Comput. Chem. 1991, 12, 487-504 10.1002/jcc.540120409
47. van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 10644-10656 10.1063/1.477762
48. Autschbach, J. ChemPhysChem 2011, 12, 3224-3235 10.1002/cphc.201100225
49. Banerjee, A.; Harbola, M. Eur. Phys. J. D 1999, 5, 201-206 10.1007/s100530050245
50. ángyán, J. G. J. Math. Chem. 2009, 46, 1-14 10.1007/s10910-008-9497-x
51. Jansik, B.; Salek, P.; Jonsson, D.; Vahtras, O.; Ågren, H. J. Chem. Phys. 2005, 122, 054107 10.1063/1.1811605
52. Orr, B.; Ward, J. Mol. Phys. 1971, 20, 513-526 10.1080/00268977100100481
53. Willetts, A.; Rice, J. E.; Burland, D. M.; Shelton, D. P. J. Chem. Phys. 1992, 97, 7590-7599 10.1063/1.463479
54. Pérez-Moreno, J.; Kuzyk, M. G. J. Chem. Phys. 2005, 123, 194101 10.1063/1.2104407
55. Pérez-Moreno, J.; Clays, K.; Kuzyk, M. G. J. Chem. Phys. 2008, 128, 084109 10.1063/1.2834198
56. McClain, W. M. J. Chem. Phys. 1971, 55, 2789 10.1063/1.1676494
57. Beerepoot, M. T. P.; Friese, D. H.; List, N. H.; Kongsted, J.; Ruud, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 19306-19314 10.1039/C5CP03241E
58. Göppert-Mayer, M. Ann. Phys. 1931, 401, 273 10.1002/andp.19314010303
59. Becke, A. D. Phys. Rev. A: At., Mol., Opt. Phys. 1988, 38, 3098-3100 10.1103/PhysRevA.38.3098
60. Perdew, J. P. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1986, 33, 8822-8824 10.1103/PhysRevB.33.8822
61. DALTON, a molecular electronic structure program, release Dalton2011, 2011. http://daltonprogram.org/.
62. Schipper, P. R. T.; Gritsenko, O. V.; van Gisbergen, S. J. A.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 2000, 112, 1344-1352 10.1063/1.480688
63. Jensen, L.; van Duijnen, P. T.; Snijders, J. G. J. Chem. Phys. 2003, 119, 12998-13006 10.1063/1.1627760
64. Shelton, D. P.; Rice, J. E. Chem. Rev. 1994, 94, 3-29 10.1021/cr00025a001
65. Jensen, L.; van Duijnen, P. T. J. Chem. Phys. 2005, 123, 074307 10.1063/1.1999633
66. Bishop, D. M. Rev. Mod. Phys. 1990, 62, 343-374 10.1103/RevModPhys.62.343
67. Hättig, C.; Christiansen, O.; Jørgensen, P. Chem. Phys. Lett. 1998, 282, 139-146 10.1016/S0009-2614(97)01227-X
68. Dalgaard, E. Phys. Rev. A: At., Mol., Opt. Phys. 1982, 26, 42-52 10.1103/PhysRevA.26.42
69. Li, Z.; Suo, B.; Liu, W. J. Chem. Phys. 2014, 141, 244105 10.1063/1.4903986
70. Ou, Q.; Bellchambers, G. D.; Furche, F.; Subotnik, J. E. J. Chem. Phys. 2015, 142, 064114 10.1063/1.4906941
71. Subotnik, J. E.; Alguire, E. C.; Ou, Q.; Landry, B. R.; Fatehi, S. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 1340-1350 10.1021/acs.accounts.5b00026
72. Eriksen, J. J.; Sauer, S. P.; Mikkelsen, K. V.; Christiansen, O.; Jensen, H. J. A.; Kongsted, J. Mol. Phys. 2013, 111, 1235-1248 10.1080/00268976.2013.793841