We conducted a joint anion photoelectron spectroscopy and theoretical investigation on hybrid lanthanum-copper oxides clusters, LaCu2On−/0 (n=4, 5). The experimental vertical detachment energies of LaCu2O4 and LaCu2O5 are determined to be 3.70 and 3.79 eV, respectively. Theoretical calculations show that the most stable structures of LaCu2O4,5 are mainly composed of LaCu2O3 six-membered ring, with an additional O atom or O2 unit interacting with the La atom. In LaCu2O4, covalent interaction is presented between the external O atom and the LaCu2O3 six-membered ring. As for LaCu2O5 anion, a weak interaction dominated by inductive force is presented between the external O2 unit and the LaCu2O3 six-membered ring.

[1]
J. G.
Bednorz
and
K. A.
Müller
,
Z. Phys. B Condens. Matter
64
,
189
(
1986
).
[2]
K.
Nishiyama
,
K.
Kojima
,
K.
Nagamine
,
E.
Torikai
,
I.
Tanaka
,
H.
Kojima
, and
H.
Kitazawa
,
Hyperfine Interact.
79
,
873
(
1993
).
[3]
C.
Falter
,
T.
Bauer
, and
F.
Schnetgöke
,
Phys. Rev. B
73
,
224502
(
2006
).
[4]
S. M.
Fine
,
M.
Greenblatt
,
S.
Simizu
, and
S. A.
Friedberg
,
Phys. Rev. B
36
,
5716
(
1987
).
[5]
G.
Kim
,
K. S.
Rabinovich
,
A. V.
Boris
,
A. N.
Yaresko
,
Y. E.
Suyolcu
,
Y. M.
Wu
,
P. A.
van Aken
,
G.
Christiani
,
G.
Logvenov
, and
B.
Keimer
,
Proc. Natl. Acad. Sei. USA
118
e2106170118
(
2021
).
[6]
K.
Li
,
A.
Niemczyk
,
K.
Świerczek
,
A.
Stępień
,
Y.
Naumovich
,
J.
Dqbrowa
,
M.
Zajusz
,
K.
Zheng
, and
B.
Dabrowski
,
J. Power Sources
532
,
231371
(
2022
).
[7]
L. F.
Schneemeyer
,
J. V.
Waszczak
,
E. A.
Rietman
, and
R. J.
Cava
,
Phys. Rev. B
35
,
8421
(
1987
).
[8]
X.
Xu
,
X.
He
,
X.
Shi
, and
I.
Božović
,
APL Mater.
10
,
061103
(
2022
).
[9]
K.
Kishio
,
K.
Kitazawa
,
S.
Kanbe
,
I.
Yasuda
,
N.
Sugii
,
H.
Takagi
,
S. i.
Uchida
,
K.
Fueki
, and
S.
Tanaka
,
Chem. Lett.
16
,
429
(
1987
).
[10]
K.
Kaminaga
,
D.
Oka
,
T.
Hasegawa
, and
T.
Fukumura
,
J. Am. Chem. Soc.
140
,
6754
(
2018
).
[11]
H.
Gan
,
C.
Zhang
,
X. Z.
Du
,
P.
Jiang
,
C. P.
Niu
,
X. H.
Zheng
,
Y. W.
Yin
, and
X. G.
Li
,
Phys. Rev. B
104
,
054515
(
2021
).
[12]
P. H.
Sun
,
J. F.
Zhang
,
K.
Liu
,
Q.
Han
, and
Z. Y.
Lu
,
Phys. Rev. B
104
,
045121
(
2021
).
[13]
J.
Schamps
,
M.
Bencheikh
,
J. C.
Barthelat
, and
R. W.
Field
,
J. Chem. Phys.
103
,
8004
(
1995
).
[14]
R.
Klingeler
,
G.
Lüttgens
,
N.
Pontius
,
R.
Rochow
,
P. S.
Bechthold
,
M.
Neeb
, and
W.
Eberhardt
,
Eur. Phys. J. D
9
,
263
(
1999
).
[15]
S. R.
Desai
,
H.
Wu
,
C. M.
Rohlfing
, and
L. S.
Wang
,
J. Chem. Phys.
106
,
1309
(
1997
).
[16]
L. S.
Wang
,
H.
Wu
, and
S. R.
Desai
,
Phys. Rev. Lett.
76
,
4853
(
1996
).
[17]
H.
Wu
and
L. S.
Wang
,
J. Chem. Phys.
107
,
8221
(
1997
).
[18]
C. X.
Chi
,
H.
Xie
,
R.
Cong
,
Z. C.
Tang
, and
M. F.
Zhou
,
Chin. J. Chem. Phys.
24
,
604
(
2011
).
[19]
H.
Wu
,
S. R.
Desai
, and
L. S.
Wang
,
J. Phys. Chem. A
101
,
2103
(
1997
).
[20]
H.
Wu
,
S. R.
Desai
, and
L. S.
Wang
,
J. Chem. Phys.
103
,
4363
(
1995
).
[21]
M. L.
Polak
,
M. K.
Gilles
,
J.
Ho
, and
W. C.
Lineberger
,
J. Phys. Chem.
95
,
3460
(
1991
).
[22]
L. S.
Wang
,
H.
Wu
,
S. R.
Desai
, and
L.
Lou
,
Phys. Rev. B
53
,
8028
(
1996
).
[23]
X. L.
Xu
,
B.
Yang
,
Z. Y.
Wei
,
G. J.
Cao
,
H. G.
Xu
, and
W. J.
Zheng
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
20
,
20622
(
2018
).
[24]
S. T.
Yan
,
H. G.
Xu
,
X. L.
Xu
, and
W. J.
Zheng
,
J. Chem. Phys.
156
,
054304
(
2022
).
[25]
H. G.
Xu
,
Z. G.
Zhang
,
Y.
Feng
,
J.
Yuan
,
Y.
Zhao
, and
W.
Zheng
,
Chem. Phys. Lett.
487
,
204
(
2010
).
[26]
X.
Chen
and
C.
Ning
,
J. Chem. Phys.
145
,
084303
(
2016
).
[27]
J. C.
Rienstra-Kiracofe
,
G. S.
Tschumper
,
H. F.
Schaefer
,
S.
Nandi
, and
G. B.
Ellison
,
Chem. Rev.
102
,
231
(
2002
).
[28]
J. E.
Sansonetti
and
W. C.
Martin
,
J. Phys. Chem. Ref. Data
34
,
1559
(
2005
).
[29]
M. J.
Frisch
,
G. W.
Trucks
,
H. B.
Schlegel
,
G. E.
Scuseria
,
M. A.
Robb
,
J. R.
Cheeseman
,
G.
Scalmani
,
V.
Barone
,
G. A.
Petersson
,
H.
Nakatsuji
,
X.
Li
,
M.
Caricato
,
A. V.
Marenich
,
J.
Bloino
,
B. G.
Janesko
,
R.
Gomperts
,
B.
Mennucci
,
H. P.
Hratchian
,
J. V.
Ortiz
,
A. F.
Izmaylov
,
J. L.
Sonnenberg
,
Williams
,
F.
Ding
,
F.
Lipparini
,
F.
Egidi
,
J.
Goings
,
B.
Peng
,
A.
Petrone
,
T.
Henderson
,
D.
Ranasinghe
,
V. G.
Zakrzewski
,
J.
Gao
,
N.
Rega
,
G.
Zheng
,
W.
Liang
,
M.
Hada
,
M.
Ehara
,
K.
Toyota
,
R.
Fukuda
,
J.
Hasegawa
,
M.
Ishida
,
T.
Nakajima
,
Y.
Honda
,
O.
Kitao
,
H.
Nakai
,
T.
Vreven
,
K.
Throssell
,
J. A.
Montgomery
Jr.
,
J. E.
Peralta
,
F.
Ogliaro
,
M. J.
Bearpark
,
J. J.
Heyd
,
E. N.
Brothers
,
K. N.
Kudin
,
V. N.
Staroverov
,
T. A.
Keith
,
R.
Kobayashi
,
J.
Normand
,
K.
Raghavachari
,
A. P.
Rendell
,
J. C.
Burant
,
S. S.
Iyengar
,
J.
Tomasi
,
M.
Cossi
,
J. M.
Millam
,
M.
Kiene
,
C.
Adamo
,
R.
Cammi
,
J. W.
Ochterski
,
R. L.
Martin
,
K.
Morokuma
,
O.
Farkas
,
J. B.
Foresman
, and
D. J.
Fox
,
Gaussianl6, Revision C. 01,
Wallingford CT
:
Gaussian Inc
., (
2016
).
[30]
T.
Lu
. Molclus Program, version 1.9.9.3. http://www.keinsci.com/research/molclus.html, x(accessed on Feb. llth, 2021).
[31]
A. D.
Becke
,
J. Chem. Phys.
98
,
5648
(
1993
).
[32]
C.
Lee
,
W.
Yang
, and
R. G.
Parr
,
Phys. Rev. B
37
,
785
(
1988
).
[33]
S.
Grimme
,
J.
Antony
,
S.
Ehrlich
, and
H.
Krieg
,
J. Chem. Phys.
132
,
154104
(
2010
).
[34]
D.
Andrae
,
U.
Häußermann
,
M.
Dolg
,
H.
Stoll
, and
H.
Preuß
,
Theor. Chim. Acta
77
,
123
(
1990
).
[35]
M.
Dolg
,
U.
Wedig
,
H.
Stoll
, and
H.
Preuss
,
J. Chem. Phys.
86
,
866
(
1987
).
[36]
R.
Krishnan
,
J. S.
Binkley
,
R.
Seeger
, and
J. A.
Pople
,
J. Chem. Phys.
72
,
650
(
1980
).
[37]
A. J. H.
Wachters
,
J. Chem. Phys.
52
,
1033
(
1970
).
[38]
T.
Clark
,
J.
Chandrasekhar
,
G. W.
Spitznagel
, and
P. V. R.
Schleyer
,
J. Comput. Chem.
4
,
294
(
1983
).
[39]
A. E.
Reed
,
R. B.
Weinstock
, and
F.
Weinhold
,
J. Chem. Phys.
83
,
735
(
1985
).
[40]
E. D.
Glendening
,
C. R.
Landis
, and
F.
Weinhold
,
J. Comput. Chem.
40
,
2234
(
2019
).
[41]
J. E.
Carpenter
and
F.
Weinhold
,
J. Mol. Struct.: THEOCHEM
169
,
41
(
1988
).
[42]
J. P.
Foster
and
F.
Weinhold
,
J. Am. Chem. Soc.
102
,
7211
(
1980
).
[43]
A. E.
Reed
,
L. A.
Curtiss
, and
F.
Weinhold
,
Chem. Rev.
88
,
899
(
1988
).
[44]
A. E.
Reed
and
F.
Weinhold
,
J. Chem. Phys.
78
,
4066
(
1983
).
[45]
A. E.
Reed
and
F.
Weinhold
,
J. Chem. Phys.
83
,
1736
(
1985
).
[47]
R. F. W.
Bader
,
J. Phys. Chem. A
102
,
1566
(
1998
).
[48]
T.
Lu
and
Q.
Chen
,
J. Comput. Chem.
43
,
539
(
2022
).
[49]
T.
Lu
and
F.
Chen
,
J. Comput. Chem.
33
,
580
(
2012
).
[50]
T. M.
Parker
,
L. A.
Burns
,
R. M.
Parrish
,
A. G.
Ryno
, and
C. D.
Sherrill
,
J. Chem. Phys.
140
,
094106
(
2014
).
[51]
R. M.
Parrish
,
L. A.
Burns
,
D. G. A.
Smith
,
A. C.
Simmonett
,
A. E.
DePrince
,
E. G.
Hohenstein
,
U.
Bozkaya
,
A. Y.
Sokolov
,
R.
Di Remigio
,
R. M.
Richard
,
J. F.
Gonthier
,
A. M.
James
,
H. R.
McAlexander
,
A.
Kumar
,
M.
Saitow
,
X.
Wang
,
B. P.
Pritchard
,
P.
Verma
,
H. F.
Schaefer
,
K.
Patkowski
,
R. A.
King
,
E. F.
Valeev
,
F. A.
Evangelista
,
J. M.
Turney
,
T. D.
Crawford
, and
C. D.
Sherrill
,
J. Chem. Theory Comput.
13
,
3185
(
2017
).
[52]
J. M.
Turney
,
A. C.
Simmonett
,
R. M.
Parrish
,
E. G.
Hohenstein
,
F. A.
Evangelista
,
J. T.
Fermann
,
B. J.
Mintz
,
L. A.
Burns
,
J. J.
Wilke
,
M. L.
Abrams
,
N. J.
Russ
,
M. L.
Leininger
,
C. L.
Janssen
,
E. T.
Seidl
,
W. D.
Allen
,
H. F.
Schaefer
,
R. A.
King
,
E. F.
Valeev
,
C. D.
Sherrill
, and
T. D.
Crawford
,
Wiley Interdiscip. Rev. Comput. Mol. Sei.
2
,
556
(
2012
).
[53]
S. T.
Yan
,
X. L.
Xu
,
H. G.
Xu
, and
W. J.
Zheng
,
J. Phys. Chem. A
126
,
6067
(
2022
).
[54]
D. J.
Tozer
and
N. C.
Handy
,
J. Chem. Phys.
109
10180
(
1998
).
[55]
J.
Akola
,
M.
Manninen
,
H.
Häkkinen
,
U.
Landman
,
X.
Li
, and
L. S.
Wang
,
Phys. Rev. B
60
,
R11297
(
1999
).
[56]
L.
Pauling
,
J. Am. Chem. Soc.
54
,
3570
(
1932
).
[57]
R. L.
Frost
,
K. L.
Erickson
,
M. L.
Weier
,
A. R.
McKinnon
,
P. A.
Williams
, and
P.
Leverett
,
Appl. Spectrosc.
58
,
811
(
2004
).
[58]
Y.
Liu
,
C.
Wen
,
Y.
Guo
,
G.
Lu
, and
Y.
Wang
,
J. Phys. Chem. C
114
,
9889
(
2010
).
[59]
E. R.
Johnson
,
S.
Keinan
,
P.
Mori-Sánchez
,
J.
Contreras-García
,
A. J.
Cohen
, and
W.
Yang
,
J. Am. Chem. Soc.
132
,
6498
(
2010
).
[60]
T.
Lu
and
F.
Chen
,
J. Phys. Chem. A
117
,
3100
(
2013
).
[61]
[62]
F.
Weigend
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
8
,
1057
(
2006
).
This content is only available via PDF.

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.