Quasi-1D physics in metal-organic frameworks: MIL-47(V) from first principles

Beilstein Journal of Nanotechnology

Volumn 5, Issue 1, 2014, Pages 1738-1748

  Vanpoucke, Danny E P ^a   Jaeken, Jan W ^a   De Baerdemacker, Stijn ^a   Lejaeghere, Kurt ^a   Van Speybroeck, Veronique ^a  

^a GHENT UNIVERSITY   (Belgium)

Author keywords

Band structure; Density functional theory (DFT); Low dimensional electronics; Metal organic frameworks (MOFs); MIL 47

Indexed keywords

ANTIFERROMAGNETISM; BAND STRUCTURE; CALCULATIONS; CHAINS; CRYSTALLINE MATERIALS; ELECTRONIC STRUCTURE; ENERGY GAP; FERROMAGNETIC MATERIALS; FERROMAGNETISM; GROUND STATE; ORGANIC POLYMERS; ORGANOMETALLICS;

AB-INITIO DENSITY FUNCTIONAL THEORY CALCULATIONS (DFT); FERROMAGNETIC AND ANTI-FERROMAGNETIC; INTERCHAIN COUPLING; LOW DIMENSIONAL; METAL ORGANIC FRAMEWORK; METALORGANIC FRAMEWORKS (MOFS); MIL-47; ORDERS OF MAGNITUDE;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 84987670060     PISSN: None     EISSN: 21904286     Source Type: Journal    
DOI: 10.3762/bjnano.5.184     Document Type: Article

References (85)

1. Barthelet, K.; Marrot, J.; Riou, D.; Férey, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 281-284. doi:10.1002/1521-3773(20020118)41:2<281::AID-ANIE281>3.0.CO;2-Y
2. Rosseinsky, M. Microporous Mesoporous Mater. 2004, 73, 15-30. doi:10.1016/j.micromeso.2003.05.001
3. Bourrelly, S.; Llewellyn, P. L.; Serre, C.; Millange, F.; Loiseau, T.; Férey, G. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13519-13521. doi:10.1021/ja054668v
4. Llewellyn, P. L.; Bourrelly, S.; Serre, C.; Filinchuk, Y.; Férey, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 7751-7754. doi:10.1002/anie.200602278
5. Wang, X.; Liu, L.; Jacobson, A. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 6499-6503. doi:10.1002/anie.200602556
6. Alaerts, L.; Kirschhock, C. E. A.; Maes, M.; van der Veen, M. A.; Finsy, V.; Depla, A.; Martens, J. A.; Baron, G. V.; Jacobs, P. A.; Denayer, J. F. M.; De Vos, D. E. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4293-4297. doi:10.1002/anie.200700056
7. Rosenbach, N.; Jobic, H.; Ghoufi, A.; Salles, F.; Maurin, G.; Bourrelly, S.; Llewellyn, P. L.; Devic, T.; Serre, C.; Férey, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 6611-6615. doi:10.1002/anie.200801748
8. Murray, L. J.; Dinca, M.; Long, J. R. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1294-1314. doi:10.1039/B802256A
9. Allendorf, M. D.; Bauer, C. A.; Bhakta, R. K.; Houk, R. J. T. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1330-1352. doi:10.1039/B802352M
10. Yazaydin, A. O.; Snurr, R. Q.; Park, T.-H.; Koh, K.; Liu, J.; LeVan, M. D.; Benin, A. I.; Jakubczak, P.; Lanuza, M.; Galloway, D. B.; Low, J. J.; Willis, R. R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18198-18199. doi:10.1021/ja9057234
11. Finsy, V.; Kirschhock, C. E. A.; Vedts, G.; Maes, M.; Alaerts, L.; De Vos, D. E.; Baron, G. V.; Denayer, J. F. M. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 7724-7731. doi:10.1002/chem.200802672
12. Finsy, V.; Calero, S.; García-Pérez, E.; Merkling, P. J.; Vedts, G.; De Vos, D. E.; Baron, G. V.; Denayer, J. F. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 3515-3521. doi:10.1039/B822247A
13. Bueno-Pérez, R.; García-Pérez, E.; Gutiérrez-Sevillano, J. J.; Merkling, P. J.; Calero, S. Adsorpt. Sci. Technol. 2010, 28, 823-835. doi:10.1260/0263-6174.28.8-9.823
14. Gascon, J.; Kapteijn, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 1530-1532. doi:10.1002/anie.200906491
15. Li, J.-R.; Sculley, J.; Zhou, H.-C. Chem. Rev. 2012, 112, 869-932. doi:10.1021/cr200190s
16. Khoshaman, A. H.; Bahreyni, B. Sens. Actuators, B 2012, 162, 114-119. doi:10.1016/j.snb.2011.12.046
17. Yoon, M.; Srirambalaji, R.; Kim, K. Chem. Rev. 2012, 112, 1196-1231. doi:10.1021/cr2003147
18. Yu, D.; Ghosh, P.; Snurr, R. Q. Dalton Trans. 2012, 41, 3962-3973. doi:10.1039/C2DT11908K
19. Kolokolov, D. I.; Jobic, H.; Stepanov, A. G.; Ollivier, J.; Rives, S.; Maurin, G.; Devic, T.; Serre, C.; Férey, G. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 15093-15098. doi:10.1021/jp302995b
20. Sarkisov, L. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 3025-3033. doi:10.1021/jp210633w
21. Llewellyn, P. L.; Bourrelly, S.; Vagner, C.; Heymans, N.; Leclerc, H.; Ghoufi, A.; Bazin, P.; Vimont, A.; Daturi, M.; Devic, T.; Serre, C.; Weireld, G. D.; Maurin, G. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 962-970. doi:10.1021/jp308525k
22. Biswas, S.; Vanpoucke, D. E. P.; Verstraelen, T.; Vandichel, M.; Couck, S.; Leus, K.; Liu, Y.-Y.; Waroquier, M.; Van Speybroeck, V.; Denayer, J. F. M.; Van Der Voort, P. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 22784-22796. doi:10.1021/jp406835n
23. Luttinger, J. M. J. Math. Phys. (Melville, NY, U. S.) 1963, 4, 1154-1162. doi:10.1063/1.1704046
24. Voit, J. Rep. Prog. Phys. 1995, 58, 977. doi:10.1088/0034-4885/58/9/002
25. Yeom, H. W.; Takeda, S.; Rotenberg, E.; Matsuda, I.; Horikoshi, K.; Schaefer, J.; Lee, C. M.; Kevan, S. D.; Ohta, T.; Nagao, T.; Hasegawa, S. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 4898-4901. doi:10.1103/PhysRevLett.82.4898
26. Gambardella, P.; Dallmeyer, A.; Maiti, K.; Malagoli, M. C.; Eberhardt, W.; Kern, K.; Carbone, C. Nature 2002, 416, 301-304. doi:10.1038/416301a
27. Nilius, N.; Wallis, T. M.; Ho, W. Science 2002, 297, 1853-1856. doi:10.1126/science.1075242
28. Snijders, P. C.; Rogge, S.; Weitering, H. H. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 076801 doi:10.1103/PhysRevLett.96.076801
29. Snijders, P. C.; Weitering, H. H. Rev. Mod. Phys. 2010, 82, 307-329. doi:10.1103/RevModPhys.82.307
30. Thielemann, B.; Rüegg, C.; Rønnow, H. M.; Läuchli, A. M.; Caux, J.-S.; Normand, B.; Biner, D.; Krämer, K. W.; Güdel, H.-U.; Stahn, J.; Habicht, K.; Kiefer, K.; Boehm, M.; McMorrow, D. F.; Mesot, J. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 107204. doi:10.1103/PhysRevLett.102.107204
31. Blumenstein, C.; Schäfer, J.; Mietke, S.; Meyer, S.; Dollinger, A.; Lochner, M.; Cui, X. Y.; Patthey, L.; Matzdorf, R.; Claessen, R. Nat. Phys. 2011, 7, 776-780. doi:10.1038/nphys2051
32. Nakatsuji, K.; Komori, F. Nat. Phys. 2012, 8, 174. doi:10.1038/nphys2240
33. Vanpoucke, D. E. P. J. Phys.: Condens. Matter 2014, 26, 133001. doi:10.1088/0953-8984/26/13/133001
34. Yeates, R. M.; Murdoch, M. J.; Southon, P. D.; Mclaughlin, A. C.; Howe, R. F.; Bonino, F.; Bordiga, S.; Damin, A. Dalton Trans. 2009, 8025-8032. doi:10.1039/b908099f
35. Park, J.; Kim, H.; Jung, Y. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2530-2534. doi:10.1021/jz4015103
36. Canepa, P.; Chabal, Y. J.; Thonhauser, T. Phys. Rev. B 2013, 87, 094407 doi:10.1103/PhysRevB.87.094407
37. Chen, X.; Wang, Y.-Y.; Liu, B.; Yin, B.; Liu, P.; Shi, Q.-Z. Dalton Trans. 2013, 42, 7092-7100. doi:10.1039/C3DT32556C
38. Eerenstein, W.; Mathur, N. D.; Scott, J. F. Nature 2006, 442, 759-765. doi:10.1038/nature05023
39. Cheong, S.-W.; Mostovoy, M. Nat. Mater. 2007, 6, 13-20. doi:10.1038/nmat1804
40. Stroppa, A.; Jain, P.; Barone, P.; Marsman, M.; Perez-Mato, J. M.; Cheetham, A. K.; Kroto, H. W.; Picozzi, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 5847-5850. doi:10.1002/anie.201101405
41. Wang, Z.; Jain, P.; Choi, K.-Y.; van Tol, J.; Cheetham, A. K.; Kroto, H. W.; Koo, H.-J.; Zhou, H.; Hwang, J.; Choi, E. S.; Whangbo, M.-H.; Dalal, N. S. Phys. Rev. B 2013, 87, 224406. doi:10.1103/PhysRevB.87.224406
42. Sibille, R.; Lhotel, E.; Mazet, T.; Malaman, B.; Ritter, C.; Ban, V.; François, M. Phys. Rev. B 2014, 89, 104413. doi:10.1103/PhysRevB.89.104413
43. Serre, C.; Bourrelly, S.; Vimont, A.; Ramsahye, N. A.; Maurin, G.; Llewellyn, P. L.; Daturi, M.; Filinchuk, Y.; Leynaud, O.; Barnes, P.; Férey, G. Adv. Mater. 2007, 19, 2246-2251. doi:10.1002/adma.200602645
44. Leclerc, H.; Devic, T.; Devautour-Vinot, S.; Bazin, P.; Audebrand, N.; Férey, G.; Daturi, M.; Vimont, A.; Clet, G. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 19828-19840. doi:10.1021/jp206655y
45. Yot, P. G.; Ma, Q.; Haines, J.; Yang, Q.; Ghoufi, A.; Devic, T.; Serre, C.; Dmitriev, V.; Férey, G.; Zhong, C.; Maurin, G. Chem. Sci. 2012, 3, 1100-1104. doi:10.1039/C2SC00745B
46. Coudert, F.-X.; Boutin, A.; Fuchs, A. H.; Neimark, A. V. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 3198-3205. doi:10.1021/jz4013849
47. Murdock, C. R.; Hughes, B. C.; Lu, Z.; Jenkins, D. M. Coord. Chem. Rev. 2014, 258-259, 119-136. doi:10.1016/j.ccr.2013.09.006
48. Mukherjee, G.; Biradha, K. Chem. Commun. 2014, 50, 670-672. doi:10.1039/C3CC48020H
49. Alhamami, M.; Doan, H.; Cheng, C.-H. Materials 2014, 7, 3198-3250. doi:10.3390/ma7043198
50. Wang, X.; Eckert, J.; Liu, L.; Jacobson, A. J. Inorg. Chem. 2011, 50, 2028-2036. doi:10.1021/ic1025087
51. Ramsahye, N. A.; Maurin, G.; Bourrelly, S.; Llewellyn, P. L.; Devic, T.; Serre, C.; Loiseau, T.; Férey, G. Adsorption 2007, 13, 461-467. doi:10.1007/s10450-007-9025-5
52. Devautour-Vinot, S.; Maurin, G.; Henn, F.; Serre, C.; Devic, T.; Férey, G. Chem. Commun. 2009, 2733-2735. doi:10.1039/b822834e
53. Kolokolov, D.; Jobic, H.; Stepanov, A.; Plazanet, M.; Zbiri, M.; Ollivier, J.; Guillerm, V.; Devic, T.; Serre, C.; Férey, G. Eur. Phys. J. Special Topics 2010, 189, 263-271. doi:10.1140/epjst/e2010-01331-y
54. Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953-17979. doi:10.1103/PhysRevB.50.17953
55. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758-1775. doi:10.1103/PhysRevB.59.1758
56. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868. doi:10.1103/PhysRevLett.77.3865
57. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 47, 558-561. doi:10.1103/PhysRevB.47.558
58. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169-11186. doi:10.1103/PhysRevB.54.11169
59. Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188-5192. doi:10.1103/PhysRevB.13.5188
60. Ghysels, A.; Vanpoucke, D. E. P.; Lejaeghere, K.; Van Speybroeck, V. to be submitted
61. Walker, A. M.; Civalleri, B.; Slater, B.; Mellot-Draznieks, C.; Corà, F.; Zicovich-Wilson, C. M.; Román-Pérez, G.; Soler, J. M.; Gale, J. D. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 7501-7503. doi:10.1002/anie.201002413
62. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787-1799. doi:10.1002/jcc.20495
63. Grimme, S.; Antony, J.; Ehrlich, S.; Krieg, H. J. Chem. Phys. 2010, 132, 154104. doi:10.1063/1.3382344
64. Grimme, S.; Ehrlich, S.; Goerigk, L. J. Comput. Chem. 2011, 32, 1456-1465. doi:10.1002/jcc.21759
65. Dacosta, P. G.; Nielsen, O. H.; Kunc, K. J. Phys. C: Solid State Phys. 1986, 19, 3163-3172. doi:10.1088/0022-3719/19/17/012
66. Vinet, P.; Smith, J. R.; Ferrante, J.; Rose, J. H. Phys. Rev. B 1987, 35, 1945-1953. doi:10.1103/PhysRevB.35.1945
67. Bultinck, P. Faraday Discuss. 2007, 135, 347-365. doi:10.1039/b609640a
68. Bultinck, P.; Van Alsenoy, C.; Ayers, P. W.; Carbó-Dorca, R. J. Chem. Phys. 2007, 126, 144111. doi:10.1063/1.2715563
69. Vanpoucke, D. E. P. HIVE v2.1. http://dannyvanpoucke.be/(accessed June 22, 2014)
70. Vanpoucke, D. E. P.; Bultinck, P.; Van Driessche, I. J. Comput. Chem. 2013, 34, 405-417. doi:10.1002/jcc.23088
71. Vanpoucke, D. E. P.; Van Driessche, I.; Bultinck, P. J. Comput. Chem. 2013, 34, 422-427. doi:10.1002/jcc.23193
72. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1988, 88, 2547-2553. doi:10.1063/1.454033
73. Lebedev, V. I.; Laikov, D. Dokl. Math. 1999, 59, 477-481
74. Ozolinš, V.; Körling, M. Phys. Rev. B 1993, 48, 18304-18307. doi:10.1103/PhysRevB.48.18304
75. Haas, P.; Tran, F.; Blaha, P.; Schwarz, K.; Laskowski, R. Phys. Rev. B 2009, 80, 195109. doi:10.1103/PhysRevB.80.195109
76. Vanpoucke, D. E. P.; Cottenier, S.; Van Speybroeck, V.; Bultinck, P.; Van Driessche, I. Appl. Surf. Sci. 2012, 260, 32-35. doi:10.1016/j.apsusc.2012.01.032
77. Lejaeghere, K.; Van Speybroeck, V.; Van Oost, G.; Cottenier, S. Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 2014, 39, 1-24. doi:10.1080/10408436.2013.772503
78. Weeks, C.; Song, Y.; Suzuki, M.; Chernova, N. A.; Zavalij, P. Y.; Whittingham, M. S. J. Mater. Chem. 2003, 13, 1420-1423. doi:10.1039/B208100H
79. Goodenough, J. B. Magnetism, the chemical bond; Interscience monographs on chemistry: Inorganic chemistry section; Interscience Publishers, 1963
80. Ortiz, A. U.; Boutin, A.; Fuchs, A. H.; Coudert, F.-X. Phys. Rev. Lett. 2012, 109, 195502. doi:10.1103/PhysRevLett.109.195502
81. Ortiz, A. U.; Boutin, A.; Fuchs, A. H.; Coudert, F.-X. J. Chem. Phys. 2013, 138, 174703. doi:10.1063/1.4802770
82. Zhou, W.; Yildirim, T. Phys. Rev. B 2006, 74, 180301. doi:10.1103/PhysRevB.74.180301
83. Neimark, A. V.; Coudert, F.-X.; Triguero, C.; Boutin, A.; Fuchs, A. H.; Beurroies, I.; Denoyel, R. Langmuir 2011, 27, 4734-4741. doi:10.1021/la200094x
84. Žutic, I.; Fabian, J.; Das Sarma, S. Rev. Mod. Phys. 2004, 76, 323-410. doi:10.1103/RevModPhys.76.323
85. Vanpoucke, D. E. P.; Brocks, G. Phys. Rev. B 2010, 81, 085410. doi:10.1103/PhysRevB.81.085410