We report first-principles calculations on the binding of poly[(9,9-bis-(6-bromohexylfluorene-2,7-diyl)-co-(benzene-1,4-diyl)] to a (8,0) single wall carbon nanotube (SWCNT) and to graphene. Considering different relative orientations of the subsystems, we find for the generalized gradient approximation a non-binding state, whereas the local density approximation predicts reasonable binding energies. The results coincide after inclusion of van der Waals corrections, which demonstrates a weak interaction between the polymer and SWCNT/graphene, mostly of van der Waals type. Accordingly, the density of states shows essentially no hybridization. The physisorption mechanism explains recent experimental observations and suggests that the conjugated polymer can be used for non-covalent functionalization.

1.
M. F.
Yu
,
B. S.
Files
,
S.
Arepalli
, and
R. S.
Ruoff
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
5552
5555
(
2000
).
2.
M.
Moniruzzaman
and
K. I.
Winey
,
Macromolecules
39
,
5194
5205
(
2006
).
3.
T.
Schuettfort
,
A.
Nish
, and
R. J.
Nicholas
,
Nano Lett.
9
,
3871
3876
(
2009
).
4.
R. C.
Tenent
,
T. M.
Barnes
,
J. D.
Bergeson
,
A. J.
Ferguson
,
B.
To
,
L. M.
Gedvilas
,
M. J.
Heben
, and
J. L.
Blackburn
,
Adv. Mater.
21
,
3210
3216
(
2009
).
5.
D.
Tasis
,
N.
Tagmatarchis
,
A.
Bianco
, and
M.
Prato
,
Chem. Rev.
106
,
1105
1136
(
2006
).
6.
E.
Mehdipoor
,
M.
Adeli
,
M.
Bavadi
,
P.
Sasanpour
, and
B.
Rashidian
,
J. Mater. Chem.
21
,
15456
15463
(
2011
).
7.
8.
H.
Kim
,
A. A.
Abdala
, and
C. W.
Macosko
,
Macromolecules
43
,
6515
6530
(
2010
).
9.
J. R.
Potts
,
D. R.
Dreyer
,
C. W.
Bielawski
, and
R. S.
Ruoff
,
Polymer
52
,
5
25
(
2011
).
10.
Y.
Lin
,
M. J.
Meziani
, and
Y.-P.
Sun
,
J. Mater. Chem.
17
,
1143
1148
(
2007
).
11.
H.
Ago
,
K.
Petritsch
,
M. S. P.
Shaffer
,
A. H.
Windle
, and
R. H.
Friend
,
Adv. Mater.
11
,
1281
1285
(
1999
).
12.
Y.
Zeng
,
P.
Liu
,
J.
Du
,
L.
Zhao
,
P. M.
Ajayan
, and
H.-M.
Cheng
,
Carbon
48
,
3551
3558
(
2010
).
13.
J.
Zou
,
L.
Liu
,
H.
Chen
,
S. I.
Khondaker
,
R. D.
McCullough
,
Q.
Hou
, and
L.
Zhai
,
Adv. Mater.
20
,
2055
2060
(
2008
).
14.
H.
Kitano
,
K.
Tachimoto
,
M. G.
Ide
, and
N.
Tsubaki
,
Macromol. Chem. Phys.
207
,
812
819
(
2006
).
15.
J.
Bae
,
S. H.
Cha
, and
J.
Park
,
Macromol. Res.
21
,
826
831
(
2013
).
16.
L. Q.
Xu
,
L.
Wang
,
B.
Zhang
,
C. H.
Lim
,
Y.
Chen
,
K. G.
Neoh
,
E. T.
Kang
, and
G. D.
Fu
,
Polymer
52
,
2376
2383
(
2011
).
17.
C.
Roquelet
,
B.
Langlois
,
F.
Vialla
,
D.
Garrot
,
J. S.
Lauret
, and
C.
Voisin
,
Chem. Phys.
413
,
45
54
(
2013
).
18.
J.
Liang
,
Y.
Huang
,
L.
Zhang
,
Y.
Wang
,
Y.
Ma
,
T.
Guo
, and
Y.
Chen
,
Adv. Funct. Mater.
19
,
2297
2302
(
2009
).
19.
E. K.
Hobbie
,
T.
Ihle
,
J. M.
Harris
, and
M. R.
Semler
,
Phys. Rev. B
85
,
245439
(
2012
).
20.
M.
Hassan
,
M.
Walter
, and
M.
Moseler
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
16
,
33
37
(
2014
).
21.
M. T.
Byrne
and
Y. K.
Gunko
,
Adv. Mater.
22
,
1672
1688
(
2010
).
22.
Y. K.
Kang
,
O.-S.
Lee
,
P.
Deria
,
S. H.
Kim
,
T.-H.
Park
,
D. A.
Bonnell
,
J. G.
Saven
, and
M. J.
Therien
,
Nano Lett.
9
,
1414
1418
(
2009
).
23.
M. G.
Ahangari
,
A.
Fereidoon
, and
M. D.
Ganji
,
J. Mol. Model.
19
,
3127
3134
(
2013
).
24.
M.
Yang
,
V.
Koutsos
, and
M.
Zaiser
,
J. Phys. Chem. B
109
,
10009
10014
(
2005
).
25.
C.
Caddeo
,
C.
Melis
,
L.
Colombo
, and
A.
Mattoni
,
J. Phys. Chem. C
114
,
21109
21113
(
2010
).
26.
I. R.
Tagle
and
W.
Orellana
,
Phys. Rev. B
82
,
115406
(
2010
).
27.
Y. Z.
Liu
,
C.
Chipot
,
X. G.
Shao
, and
W. S.
Cai
,
J. Phys. Chem. B
114
,
5783
5789
(
2010
).
28.
T.
Rungrotmongkol
,
U.
Arsawang
,
C.
Iamsamai
,
A.
Vongachariya
,
S. T.
Dubas
,
U.
Ruktanonchai
,
A.
Soottitantawat
, and
S.
Hannongbua
,
Chem. Phys. Lett.
507
,
134
137
(
2011
).
29.
L. Y.
Xu
and
X. N.
Yang
,
J. Colloid Interface Sci.
418
,
66
73
(
2014
).
30.
I.
Gurevitch
and
S.
Srebnik
,
Chem. Phys. Lett.
444
,
96
100
(
2007
).
31.
B.
Baykal
,
V.
Ibrahimova
,
G.
Er
,
E.
Bengu
, and
D.
Tuncel
,
Chem. Commun.
46
,
6762
6764
(
2010
).
32.
J. P.
Perdew
and
A.
Zunger
,
Phys. Rev. B
23
,
5048
5079
(
1981
).
33.
J. P.
Perdew
,
K.
Burke
, and
M.
Ernzerhof
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
3865
3868
(
1996
).
34.
S.
Grimme
,
J. Comput. Chem.
25
,
1463
1476
(
2004
).
35.
S.
Grimme
,
J. Comput. Chem.
27
,
1787
1799
(
2006
).
36.
S.
Grimme
,
J.
Antony
,
S.
Ehrlich
, and
H.
Krieg
,
J. Chem. Phys.
132
,
154104
(
2010
).
37.
P. E.
Blöchl
,
Phys. Rev. B
50
,
17953
17979
(
1994
).
38.
G.
Kresse
and
D.
Joubert
,
Phys. Rev. B
59
,
1758
1775
(
1999
).
39.
M.
Simeoni
,
C. De
Luca
,
S.
Picozzi
,
S.
Santucci
, and
B.
Delley
,
J. Chem. Phys.
122
,
214710
(
2005
).
40.
H. J.
Monkhorst
and
J. D.
Pack
,
Phys. Rev. B
13
,
5188
5192
(
1976
).
41.
M.
Dion
,
H.
Rydberg
,
E.
Schröder
,
D. C.
Langreth
, and
B. I.
Lundqvist
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
246401
(
2004
).
42.
A. D.
Becke
and
E. R.
Johnson
,
J. Chem. Phys.
123
,
154101
(
2005
).
43.
S.
Grimme
,
J.
Antony
,
T.
Schwabe
, and
C.
Muck-Lichtenfeld
,
Org. Biomol. Chem.
5
,
741
758
(
2007
).
44.
A.
Tkatchenko
and
M.
Scheffler
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
073005
(
2009
).
45.
J.
Gräfenstein
and
D.
Cremer
,
J. Chem. Phys.
130
,
124105
(
2009
).
46.
S.
Grimme
,
S.
Ehrlich
, and
L.
Goerigk
,
J. Comput. Chem.
32
,
1456
1465
(
2011
).
47.
B.
Civalleri
,
C. M.
Zicovich-Wilson
,
L.
Valenzanoa
, and
P.
Ugliengo
,
CrystEngComm
10
,
405
410
(
2008
).
48.
M.
Parac
,
M.
Etinski
,
M.
Peric
, and
S.
Grimme
,
J. Chem. Theory Comput.
1
,
1110
1118
(
2005
).
49.
M.
Piacenza
and
S.
Grimme
,
J. Am. Chem. Soc.
127
,
14841
14848
(
2005
).
50.
J.
Antony
and
S.
Grimme
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
8
,
5287
5293
(
2006
).
51.
D.
Le
,
A.
Kara
,
E.
Schröder
,
P.
Hyldgaard
, and
T. S.
Rahman
,
J. Phys.: Condens. Matter
24
,
424210
(
2012
).
52.
L. A.
Girifalco
and
M.
Hodak
,
Phys. Rev. B
65
,
125404
(
2002
).
53.
F.
Tournus
and
J.-C.
Charlier
,
Phys. Rev. B
71
,
165421
(
2005
).
54.
F.
Tournus
,
S.
Latil
,
M. I.
Heggie
, and
J.-C.
Charlier
,
Phys. Rev. B
72
,
075431
(
2005
).
55.
L. M.
Woods
,
Ş. C.
Bǎdescu
, and
T. L.
Reinecke
,
Phys. Rev. B
75
,
155415
(
2007
).
56.
S.-H.
Jhi
,
S. G.
Louie
, and
M. L.
Cohen
,
Solid State Commun.
123
,
495
499
(
2002
).
57.
N.
Park
,
Y.
Miyamoto
,
K.
Lee
,
W.
Choi
,
J.
Ihm
,
J.
Yu
, and
S.
Han
,
Chem. Phys. Lett.
403
,
135
139
(
2005
).
58.
F.
Tran
,
R.
Laskowski
,
P.
Blaha
, and
K.
Schwarz
,
Phys. Rev. B
75
,
115131
(
2007
).
59.
F. F.
Contreras-Torres
and
E.
Martínez-Lorán
,
Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci.
1
,
902
919
(
2011
).
60.
S. I.
Pascu
,
N.
Kuganathan
,
L. H.
Tong
,
R. M. J.
Jacobs
,
P. J.
Barnard
,
B. T.
Chu
,
Y.
Huh
,
G.
Tobias
,
C. G.
Salzmann
,
J. K. M.
Sanders
,
M. L. H.
Green
, and
J. C.
Green
,
J. Mater. Chem.
18
,
2781
2788
(
2008
).
61.
H.
Bai
,
Y.
Xu
,
L.
Zhao
,
C.
Li
, and
G.
Shi
,
Chem. Commun.
13
,
1667
1669
(
2009
).
62.
J.
Bjork
,
F.
Hanke
,
C. A.
Palma
,
P.
Samori
,
M.
Cecchini
, and
M.
Persson
,
J. Phys. Chem. Lett.
1
,
3407
3412
(
2010
).
You do not currently have access to this content.