We report and solidly interpret the infrared spectrum of both pristine and oxidized carbynes embedded in a pure-carbon matrix. The spectra probe separately the effects of oxidation on sp- and on sp2-hybridized carbon, and provide information on the stability of the different structures in an oxidizing atmosphere. The final products are mostly short end-oxidized carbynes anchored with a double bond to sp2 fragments, plus an oxidized sp2 amorphous matrix. Our results have important implications for the realization of carbyne-based nano-electronics devices and highlight the active participation of carbynes in astrochemical reactions where they act as carbon source for the promotion of more complex organic species.

1.
M.
Liu
,
V. I.
Artyukhov
,
H.
Lee
,
F.
Xu
, and
B. I.
Yakobson
,
ACS Nano
7
,
10075
(
2013
).
2.
B.
Akdim
and
R.
Pachter
,
ACS Nano
5
,
1769
(
2011
).
3.
O.
Cretu
,
A. R.
Botello-Mendez
,
I.
Janowska
,
C. P.
Huu
,
J.-C.
Charlier
, and
F.
Banhart
,
Nano Lett.
13
,
3487
(
2013
).
4.
L.
Ravagnan
,
N.
Manini
,
E.
Cinquanta
,
G.
Onida
,
D.
Sangalli
,
C.
Motta
,
M.
Devetta
,
A.
Bordoni
,
P.
Piseri
, and
P.
Milani
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
245502
(
2009
).
5.
Y.-D.
Guo
,
X.-H.
Yan
, and
Y.
Xiao
,
RSC Adv.
3
,
16672
(
2013
).
6.
Z.
Zanolli
,
G.
Onida
, and
J.-C.
Charlier
,
ACS Nano
4
,
5174
(
2010
).
7.
M. G.
Zeng
,
L.
Shen
,
Y. Q.
Cai
,
Z. D.
Sha
, and
Y. P.
Feng
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
042104
(
2010
).
8.
W.
Mohr
,
J.
Stahl
,
F.
Hampel
, and
J. A.
Gladysz
,
Chem. Eur. J.
9
,
3324
(
2003
).
9.
X.
Zhao
,
Y.
Ando
,
Y.
Liu
,
M.
Jinno
, and
T.
Suzuki
,
Phys. Rev. Lett.
90
,
187401
(
2003
).
10.
K.
Inoue
,
R.
Matsutani
,
T.
Sanada
, and
K.
Kojima
,
Carbon
48
,
4209
(
2010
).
11.
F.
Cataldo
,
L.
Ravagnan
,
E.
Cinquanta
,
I. E.
Castelli
,
N.
Manini
,
G.
Onida
, and
P.
Milani
,
J. Phys. Chem. B
114
,
14834
(
2010
).
12.
L.
Ravagnan
,
F.
Siviero
,
C.
Lenardi
,
P.
Piseri
,
E.
Barborini
, and
P.
Milani
,
Phys. Rev. Lett.
89
,
285506
(
2002
).
13.
C. S.
Casari
,
A.
Li Bassi
,
L.
Ravagnan
,
F.
Siviero
,
C.
Lenardi
,
P.
Piseri
,
G.
Bongiorno
,
C. E.
Bottani
, and
P.
Milani
,
Phys. Rev. B
69
,
075422
(
2004
).
14.
L.
Ravagnan
,
T.
Mazza
,
G.
Bongiorno
,
M.
Devetta
,
M.
Amati
,
P.
Milani
,
P.
Piseri
,
M.
Coreno
,
C.
Lenardi
,
F.
Evangelista
, and
P.
Rudolf
,
Chem. Commun.
47
,
2952
(
2011
).
15.
W. A.
Chalifoux
and
R. R.
Tykwinski
,
Nature Chem.
2
,
967
(
2010
).
16.
C.
Jin
,
H.
Lan
,
L.
Peng
,
K.
Suenaga
, and
S.
Iijima
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
205501
(
2009
).
17.
A.
Chuvilin
,
J. C.
Meyer
,
G.
,
Algara-Siller
, and
Ute
Kaiser
,
New J. Phys.
11
,
083019
(
2009
).
18.
G.
Moras
,
L.
Pastewka
,
M.
Walter
,
J.
Schnagl
,
P.
Gumbsch
, and
M.
Moseler
,
J. Phys. Chem. C
115
,
24653
(
2011
).
19.
G.
Moras
,
L.
Pastewka
,
P.
Gumbsch
, and
M.
Moseler
,
Tribol. Lett.
44
,
355
(
2011
).
20.
W. W.
Duley
and
A.
Hu
,
Astrophys. J.
698
,
808
(
2009
).
21.
R.
Papoular
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
434
,
862
(
2013
).
22.
S.
Kwok
and
Y.
Zhang
,
Nature (London)
479
,
80
83
(
2011
).
23.
M.
Steglich
,
C.
Jäger
,
F.
Huisken
,
M.
Friedrich
,
W.
Plass
,
H.-J.
Räder
,
K.
Müllen
, and
T.
Henning
,
Astrophys. J. Suppl. Ser.
208
,
26
(
2013
).
24.
E.
Barborini
,
P.
Piseri
, and
P.
Milani
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
32
,
L105
(
1999
).
25.
K.
Wegner
,
P.
Piseri
,
H.
Vahedi Tafreshi
, and
P.
Milani
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
39
,
R439
(
2006
).
26.
P.
Giannozzi
 et al,
J. Phys.: Condens. Matter
21
,
395502
(
2009
); open source code available at http://www.quantum-espresso.org.
27.
S.
Baroni
,
S.
de Gironcoli
,
A.
Dal Corso
, and
P.
Giannozzi
,
Rev. Mod. Phys.
73
,
515
(
2001
).
28.
A. C.
Ferrari
,
S. E.
Rodil
, and
J.
Robertson
,
Phys. Rev. B
67
,
155306
(
2003
).
29.
R. A.
Friedel
and
G. L.
Carlson
,
J. Phys. Chem.
75
,
1149
(
1971
).
30.
E.
Cinquanta
,
L.
Ravagnan
,
I. E.
Castelli
,
F.
Cataldo
,
N.
Manini
,
G.
Onida
, and
P.
Milani
,
J. Chem. Phys.
135
,
194501
(
2011
).
31.
N. R.
Agarwal
,
A.
Lucotti
,
D.
Fazzi
,
M.
Tommasini
,
C.
Castiglioni
,
W. A.
Chalifoux
, and
R. R.
Tykwinski
,
J. Raman Spectrosc.
44
,
1398
(
2013
).
32.
M.
Acik
,
G.
Lee
,
C.
Mattevi
,
A.
Pirkle
,
R. M.
Wallace
,
M.
Chhowalla
,
K.
Cho
, and
Y.
Chabal
,
J. Phys. Chem. C
115
,
19761
(
2011
).
33.
A.
Matsuura
,
N.
Thrupp
,
X.
Gonze
,
Y.
Pouillon
,
G.
Bruant
, and
G.
Onida
,
Comput. Sci. Eng.
14
,
22
(
2012
).
You do not currently have access to this content.