TY - JOUR A1 - Sammon, Matthew S. A1 - Ončák, Milan A1 - Beyer, Martin K. T1 - Theoretical simulation of the infrared signature of mechanically stressed polymer solids JF - Beilstein Journal of Organic Chemistry PY - 2017/// VL - 13 SP - 1710 EP - 1716 SN - 1860-5397 DO - 10.3762/bjoc.13.165 PB - Beilstein-Institut JA - Beilstein J. Org. Chem. UR - https://doi.org/10.3762/bjoc.13.165 KW - density functional theory KW - infrared spectroscopy KW - mechanical stress KW - polyamide KW - polyester N2 - Mechanical stress leads to deformation of strands in polymer solids, including elongation of covalent bonds and widening of bond angles, which changes the infrared spectrum. Here, the infrared spectrum of solid polymer samples exposed to mechanical stress is simulated by density functional theory calculations. Mechanical stress is described with the external force explicitly included (EFEI) method. The uneven distribution of the external stress on individual polymer strands is accounted for by a convolution of simulated spectra with a realistic force distribution. N-Propylpropanamide and propyl propanoate are chosen as model molecules for polyamide and polyester, respectively. The effect of a specific force on the polymer backbone is a redshift of vibrational modes involving the C–N and C–O bonds in the backbone, while the free C–O stretching mode perpendicular to the backbone is largely unaffected. The convolution with a realistic force distribution shows that the dominant effect on the strongest infrared bands is not a shift of the peak position, but rather peak broadening and a characteristic change in the relative intensities of the strongest bands, which may serve for the identification and quantification of mechanical stress in polymer solids. ER - TY - JOUR AU - Dubinskaya, A. M. JF - Russ. Chem. Rev. PY - 1999/// VL - 68 SP - 637 EP - 652 DO - 10.1070/RC1999v068n08ABEH000435 ER - TY - JOUR AU - Beyer, M. K. AU - Clausen-Schaumann, H. JF - Chem. Rev. PY - 2005/// VL - 105 SP - 2921 EP - 2948 DO - 10.1021/cr030697h ER - TY - JOUR AU - Caruso, M. M. AU - Davis, D. A. AU - Shen, Q. AU - Odom, S. A. AU - Sottos, N. R. AU - White, S. R. AU - Moore, J. S. JF - Chem. Rev. PY - 2009/// VL - 109 SP - 5755 EP - 5798 DO - 10.1021/cr9001353 ER - TY - CHAP AU - Beyer, M. K. T2 - Mechanochemical Reactions of Polymers T1 - Encyclopedia Of Polymer Science and Technology PY - 2014/// SP - 1 EP - 20 DO - 10.1002/0471440264.pst630 PB - John Wiley and Sons: Inc. CY - Hoboken, NJ, USA A2 - Mark, H. F. ER - TY - JOUR AU - Grandbois, M. AU - Beyer, M. AU - Rief, M. AU - Clausen-Schaumann, H. AU - Gaub, H. E. JF - Science PY - 1999/// VL - 283 SP - 1727 EP - 1730 DO - 10.1126/science.283.5408.1727 ER - TY - JOUR AU - Beyer, M. K. JF - J. Chem. Phys. PY - 2000/// VL - 112 SP - 7307 EP - 7312 DO - 10.1063/1.481330 ER - TY - JOUR AU - Zhurkov, S. N. AU - Korsukov, V. E. JF - J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. PY - 1974/// VL - 12 SP - 385 EP - 398 DO - 10.1002/pol.1974.180120211 ER - TY - JOUR AU - Zhurkov, S. N. JF - Int. J. Fract. PY - 1984/// VL - 26 SP - 295 EP - 307 DO - 10.1007/BF00962961 ER - TY - JOUR AU - Ribas-Arino, J. AU - Marx, D. JF - Chem. Rev. PY - 2012/// VL - 112 SP - 5412 EP - 5487 DO - 10.1021/cr200399q ER - TY - JOUR AU - Popov, A. A. AU - Zaikov, G. E. AU - Semeriov, N. N. JF - Int. J. Polym. Mater. PY - 1992/// VL - 17 SP - 143 EP - 149 DO - 10.1080/00914039208041109 ER - TY - JOUR AU - Groote, R. AU - Jakobs, R. T. M. AU - Sijbesma, R. P. JF - Polym. Chem. PY - 2013/// VL - 4 SP - 4846 EP - 4859 DO - 10.1039/c3py00071k ER - TY - JOUR AU - Blaiszik, B. AU - Kramer, S. L. B. AU - Olugebefola, S. C. AU - Moore, J. S. AU - Sottos, N. R. AU - White, S. R. JF - Annu. Rev. Mater. Res. PY - 2010/// VL - 40 SP - 179 EP - 211 DO - 10.1146/annurev-matsci-070909-104532 ER - TY - JOUR AU - Kean, Z. S. AU - Craig, S. L. JF - Polymer PY - 2012/// VL - 53 SP - 1035 EP - 1048 DO - 10.1016/j.polymer.2012.01.018 ER - TY - CHAP AU - Wilson, G. O. AU - Andersson, H. M. AU - White, S. R. AU - Sottos, N. R. AU - Moore, J. S. AU - Braun, P. V. T2 - Self-Healing Polymers T1 - Encyclopedia Of Polymer Science and Technology PY - 2010/// DO - 10.1002/0471440264.pst469 PB - John Wiley and Sons: Inc. CY - Hoboken, NJ, USA A2 - Mark, H. F. ER - TY - JOUR AU - Black, A. L. AU - Lenhardt, J. M. AU - Craig, S. L. JF - J. Mater. Chem. PY - 2011/// VL - 21 SP - 1655 EP - 1663 DO - 10.1039/C0JM02636K ER - TY - JOUR AU - Bretzlaff, R. S. AU - Wool, R. P. JF - Macromolecules PY - 1983/// VL - 16 SP - 1907 EP - 1917 DO - 10.1021/ma00246a019 ER - TY - JOUR AU - Wool, R. P. JF - J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. PY - 1981/// VL - 19 SP - 449 EP - 457 DO - 10.1002/pol.1981.180190305 ER - TY - JOUR AU - Wool, R. P. AU - Boyd, R. H. JF - J. Appl. Phys. PY - 1980/// VL - 51 SP - 5116 EP - 5124 DO - 10.1063/1.327429 ER - TY - JOUR AU - Wool, R. P. AU - Statton, W. O. JF - J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. PY - 1974/// VL - 12 SP - 1575 EP - 1586 DO - 10.1002/pol.1974.180120806 ER - TY - JOUR AU - Chalmers, J. AU - Mackenzie, M. W. AU - Willis, H. A. AU - Edwards, H. G. M. AU - Lees, J. S. AU - Long, D. A. JF - Spectrochim. Acta, Part A PY - 1991/// VL - 47 SP - 1677 EP - 1683 DO - 10.1016/0584-8539(91)80005-4 ER - TY - JOUR AU - Young, R. J. JF - J. Text. Inst. PY - 1995/// VL - 86 SP - 360 EP - 381 DO - 10.1080/00405009508631340 ER - TY - JOUR AU - Brownlow, S. R. AU - Moravsky, A. P. AU - Kalugin, N. G. AU - Majumdar, B. S. JF - Compos. Sci. Technol. PY - 2010/// VL - 70 SP - 1460 EP - 1468 DO - 10.1016/j.compscitech.2010.04.025 ER - TY - JOUR AU - Eichhorn, S. J. AU - Young, R. J. JF - Compos. Sci. Technol. PY - 2003/// VL - 63 SP - 1225 EP - 1230 DO - 10.1016/S0266-3538(03)00091-5 ER - TY - JOUR AU - Huang, Y. AU - Young, R. J. JF - Carbon PY - 1995/// VL - 33 SP - 97 EP - 107 DO - 10.1016/0008-6223(94)00109-D ER - TY - JOUR AU - Vettegren, V. I. AU - Novak, I. I. JF - J. Polym. Sci., Part A-2 PY - 1973/// VL - 11 SP - 2135 EP - 2142 DO - 10.1002/pol.1973.180111105 ER - TY - JOUR AU - Vettegren, V. I. AU - Novak, I. I. AU - Friedland, K. J. JF - Int. J. Fract. PY - 1975/// VL - 11 SP - 789 EP - 801 DO - 10.1007/BF00012897 ER - TY - JOUR AU - Vettegren, V. I. AU - Novak, I. I. AU - Kulik, V. B. JF - Phys. Solid State PY - 2005/// VL - 47 SP - 920 EP - 926 DO - 10.1134/1.1924856 ER - TY - JOUR AU - Roylance, D. K. AU - DeVries, K. L. JF - J. Polym. Sci., Part C: Polym. Lett. PY - 1971/// VL - 9 SP - 443 EP - 447 DO - 10.1002/pol.1971.110090607 ER - TY - JOUR AU - Reynolds, J. AU - Sternstein, S. S. JF - J. Chem. Phys. PY - 1964/// VL - 41 SP - 47 EP - 50 DO - 10.1063/1.1725646 ER - TY - JOUR AU - Pill, M. F. AU - Kersch, A. AU - Clausen-Schaumann, H. AU - Beyer, M. K. JF - Polym. Degrad. Stab. PY - 2016/// VL - 128 SP - 294 EP - 299 DO - 10.1016/j.polymdegradstab.2016.03.025 ER - TY - JOUR AU - Beyer, M. K. JF - Angew. Chem., Int. Ed. PY - 2003/// VL - 42 SP - 4913 EP - 4915 DO - 10.1002/anie.200351748 ER - TY - JOUR AU - Pill, M. F. AU - Holz, K. AU - Preußke, N. AU - Berger, F. AU - Clausen-Schaumann, H. AU - Lüning, U. AU - Beyer, M. K. JF - Chem. – Eur. J. PY - 2016/// VL - 22 SP - 12034 EP - 12039 DO - 10.1002/chem.201600866 ER - TY - JOUR AU - Pill, M. F. AU - Schmidt, S. W. AU - Beyer, M. K. AU - Clausen-Schaumann, H. AU - Kersch, A. JF - J. Chem. Phys. PY - 2014/// VL - 140 SP - 044321 DO - 10.1063/1.4862827 ER - TY - JOUR AU - Schütze, D. AU - Holz, K. AU - Müller, J. AU - Beyer, M. K. AU - Lüning, U. AU - Hartke, B. JF - Angew. Chem., Int. Ed. PY - 2015/// VL - 54 SP - 2556 EP - 2559 DO - 10.1002/anie.201409691 ER - TY - JOUR AU - Ainavarapu, S. R. K. AU - Wiita, A. P. AU - Dougan, L. AU - Uggerud, E. AU - Fernández, J. M. JF - J. Am. Chem. Soc. PY - 2008/// VL - 130 SP - 6479 EP - 6487 DO - 10.1021/ja800180u ER - TY - JOUR AU - Iozzi, M. F. AU - Helgaker, T. AU - Uggerud, E. JF - Mol. Phys. PY - 2009/// VL - 107 SP - 2537 EP - 2546 DO - 10.1080/00268970903401041 ER - TY - JOUR AU - Iozzi, M. F. AU - Helgaker, T. AU - Uggerud, E. JF - J. Phys. Chem. A PY - 2011/// VL - 115 SP - 2308 EP - 2315 DO - 10.1021/jp109428g ER - TY - JOUR AU - Smalø, H. S. AU - Rybkin, V. V. AU - Klopper, W. AU - Helgaker, T. AU - Uggerud, E. JF - J. Phys. Chem. A PY - 2014/// VL - 118 SP - 7683 EP - 7694 DO - 10.1021/jp504959z ER - TY - JOUR AU - Smalø, H. S. AU - Uggerud, E. JF - Chem. Commun. PY - 2012/// VL - 48 SP - 10443 EP - 10445 DO - 10.1039/c2cc34056a ER - TY - JOUR AU - Smalø, H. S. AU - Uggerud, E. JF - Mol. Phys. PY - 2013/// VL - 111 SP - 1563 EP - 1573 DO - 10.1080/00268976.2013.811554 ER - TY - JOUR AU - Davis, D. A. AU - Hamilton, A. AU - Yang, J. AU - Cremar, L. D. AU - van Gough, D. AU - Potisek, S. L. AU - Ong, M. T. AU - Braun, P. V. AU - Martínez, T. J. AU - White, S. R. AU - Moore, J. S. AU - Sottos, N. R. JF - Nature PY - 2009/// VL - 459 SP - 68 EP - 72 DO - 10.1038/nature07970 ER - TY - JOUR AU - Kryger, M. J. AU - Ong, M. T. AU - Odom, S. A. AU - Sottos, N. R. AU - White, S. R. AU - Martínez, T. J. AU - Moore, J. S. JF - J. Am. Chem. Soc. PY - 2010/// VL - 132 SP - 4558 EP - 4559 DO - 10.1021/ja1008932 ER - TY - JOUR AU - Lenhardt, J. M. AU - Ogle, J. W. AU - Ong, M. T. AU - Choe, R. AU - Martínez, T. J. AU - Craig, S. L. JF - J. Am. Chem. Soc. PY - 2011/// VL - 133 SP - 3222 EP - 3225 DO - 10.1021/ja107645c ER - TY - JOUR AU - Lenhardt, J. M. AU - Ong, M. T. AU - Choe, R. AU - Evenhuis, C. R. AU - Martínez, T. J. AU - Craig, S. L. JF - Science PY - 2010/// VL - 329 SP - 1057 EP - 1060 DO - 10.1126/science.1193412 ER - TY - JOUR AU - Ong, M. T. AU - Leiding, J. AU - Tao, H. AU - Virshup, A. M. AU - Martínez, T. J. JF - J. Am. Chem. Soc. PY - 2009/// VL - 131 SP - 6377 EP - 6379 DO - 10.1021/ja8095834 ER - TY - JOUR AU - Silberstein, M. N. AU - Min, K. AU - Cremar, L. D. AU - Degen, C. M. AU - Martínez, T. J. AU - Aluru, N. R. AU - White, S. R. AU - Sottos, N. R. JF - J. Appl. Phys. PY - 2013/// VL - 114 SP - 023504 DO - 10.1063/1.4812581 ER - TY - JOUR AU - Wang, J. AU - Kouznetsova, T. B. AU - Niu, Z. AU - Ong, M. T. AU - Klukovich, H. M. AU - Rheingold, A. L. AU - Martínez, T. J. AU - Craig, S. L. JF - Nat. Chem. PY - 2015/// VL - 7 SP - 323 EP - 327 DO - 10.1038/nchem.2185 ER - TY - JOUR AU - Wang, J. AU - Kouznetsova, T. B. AU - Kean, Z. S. AU - Fan, L. AU - Mar, B. D. AU - Martínez, T. J. AU - Craig, S. L. JF - J. Am. Chem. Soc. PY - 2014/// VL - 136 SP - 15162 EP - 15165 DO - 10.1021/ja509585g ER - TY - JOUR AU - Kean, Z. S. AU - Akbulatov, S. AU - Tian, Y. AU - Widenhoefer, R. A. AU - Boulatov, R. AU - Craig, S. L. JF - Angew. Chem., Int. Ed. PY - 2014/// VL - 53 SP - 14508 EP - 14511 DO - 10.1002/anie.201407494 ER - TY - JOUR AU - Kucharski, T. J. AU - Boulatov, R. JF - J. Mater. Chem. PY - 2011/// VL - 21 SP - 8237 EP - 8255 DO - 10.1039/c0jm04079g ER - TY - JOUR AU - Kucharski, T. J. AU - Huang, Z. AU - Yang, Q.-Z. AU - Tian, Y. AU - Rubin, N. C. AU - Concepcion, C. D. AU - Boulatov, R. JF - Angew. Chem., Int. Ed. PY - 2009/// VL - 48 SP - 7040 EP - 7043 DO - 10.1002/anie.200901511 ER - TY - JOUR AU - Dopieralski, P. AU - Anjukandi, P. AU - Rückert, M. AU - Shiga, M. AU - Ribas-Arino, J. AU - Marx, D. JF - J. Mater. Chem. PY - 2011/// VL - 21 SP - 8309 EP - 8316 DO - 10.1039/c0jm03698f ER - TY - JOUR AU - Dopieralski, P. AU - Ribas-Arino, J. AU - Marx, D. JF - Angew. Chem., Int. Ed. PY - 2011/// VL - 50 SP - 7105 EP - 7108 DO - 10.1002/anie.201100399 ER - TY - JOUR AU - Dopieralski, P. AU - Ribas-Arino, J. AU - Anjukandi, P. AU - Krupicka, M. AU - Kiss, J. AU - Marx, D. JF - Nat. Chem. PY - 2013/// VL - 5 SP - 685 EP - 691 DO - 10.1038/nchem.1676 ER - TY - JOUR AU - Dopieralski, P. AU - Ribas-Arino, J. AU - Anjukandi, P. AU - Krupicka, M. AU - Marx, D. JF - Angew. Chem., Int. Ed. PY - 2016/// VL - 55 SP - 1304 EP - 1308 DO - 10.1002/anie.201508005 ER - TY - JOUR AU - Dopieralski, P. AU - Ribas-Arino, J. AU - Anjukandi, P. AU - Krupicka, M. AU - Marx, D. JF - Nat. Chem. PY - 2017/// VL - 9 SP - 164 EP - 170 DO - 10.1038/nchem.2632 ER - TY - JOUR AU - Konôpka, M. AU - Rousseau, R. AU - Štich, I. AU - Marx, D. JF - J. Am. Chem. Soc. PY - 2004/// VL - 126 SP - 12103 EP - 12111 DO - 10.1021/ja047946j ER - TY - JOUR AU - Konôpka, M. AU - Turanský, R. AU - Reichert, J. AU - Fuchs, H. AU - Marx, D. AU - Štich, I. JF - Phys. Rev. Lett. PY - 2008/// VL - 100 SP - 115503 DO - 10.1103/PhysRevLett.100.115503 ER - TY - JOUR AU - Konôpka, M. AU - Turanský, R. AU - Dubecký, M. AU - Marx, D. AU - Štich, I. JF - J. Phys. Chem. C PY - 2009/// VL - 113 SP - 8878 EP - 8887 DO - 10.1021/jp9017025 ER - TY - JOUR AU - Krüger, D. AU - Fuchs, H. AU - Rousseau, R. AU - Marx, D. AU - Parrinello, M. JF - Phys. Rev. Lett. PY - 2002/// VL - 89 SP - 186402 DO - 10.1103/PhysRevLett.89.186402 ER - TY - JOUR AU - Ribas-Arino, J. AU - Shiga, M. AU - Marx, D. JF - Angew. Chem., Int. Ed. PY - 2009/// VL - 48 SP - 4190 EP - 4193 DO - 10.1002/anie.200900673 ER - TY - JOUR AU - Ribas-Arino, J. AU - Shiga, M. AU - Marx, D. JF - Chem. – Eur. J. PY - 2009/// VL - 15 SP - 13331 EP - 13335 DO - 10.1002/chem.200902573 ER - TY - JOUR AU - Ribas-Arino, J. AU - Shiga, M. AU - Marx, D. JF - J. Am. Chem. Soc. PY - 2010/// VL - 132 SP - 10609 EP - 10614 DO - 10.1021/ja104958e ER - TY - JOUR AU - Seema, P. AU - Behler, J. AU - Marx, D. JF - Phys. Chem. Chem. Phys. PY - 2013/// VL - 15 SP - 16001 EP - 16011 DO - 10.1039/c3cp52181h ER - TY - JOUR AU - Turanský, R. AU - Konôpka, M. AU - Doltsinis, N. L. AU - Štich, I. AU - Marx, D. JF - ChemPhysChem PY - 2010/// VL - 11 SP - 345 EP - 348 DO - 10.1002/cphc.200900690 ER - TY - JOUR AU - Zoloff Michoff, M. E. AU - Ribas-Arino, J. AU - Marx, D. JF - Phys. Rev. Lett. PY - 2015/// VL - 114 SP - 075501 DO - 10.1103/PhysRevLett.114.075501 ER - TY - JOUR AU - Avdoshenko, S. M. AU - Konda, S. S. M. AU - Makarov, D. E. JF - J. Chem. Phys. PY - 2014/// VL - 141 SP - 134115 DO - 10.1063/1.4896944 ER - TY - JOUR AU - Avdoshenko, S. M. AU - Makarov, D. E. JF - J. Phys. Chem. B PY - 2016/// VL - 120 SP - 1537 EP - 1545 DO - 10.1021/acs.jpcb.5b07613 ER - TY - JOUR AU - Brantley, J. N. AU - Konda, S. S. M. AU - Makarov, D. E. AU - Bielawski, C. W. JF - J. Am. Chem. Soc. PY - 2012/// VL - 134 SP - 9882 EP - 9885 DO - 10.1021/ja303147a ER - TY - JOUR AU - Konda, S. S. M. AU - Brantley, J. N. AU - Bielawski, C. W. AU - Makarov, D. E. JF - J. Chem. Phys. PY - 2011/// VL - 135 SP - 164103 DO - 10.1063/1.3656367 ER - TY - JOUR AU - Konda, S. S. M. AU - Brantley, J. N. AU - Varghese, B. T. AU - Wiggins, K. M. AU - Bielawski, C. W. AU - Makarov, D. E. JF - J. Am. Chem. Soc. PY - 2013/// VL - 135 SP - 12722 EP - 12729 DO - 10.1021/ja4051108 ER - TY - JOUR AU - Makarov, D. E. JF - J. Chem. Phys. PY - 2016/// VL - 144 SP - 030901 DO - 10.1063/1.4939791 ER - TY - JOUR AU - Bailey, A. AU - Mosey, N. J. JF - J. Chem. Phys. PY - 2012/// VL - 136 SP - 044102 DO - 10.1063/1.3678010 ER - TY - JOUR AU - Kochhar, G. S. AU - Mosey, N. J. JF - Sci. Rep. PY - 2016/// VL - 6 DO - 10.1038/srep23059 ER - TY - JOUR AU - Stauch, T. AU - Dreuw, A. JF - Chem. Rev. PY - 2016/// VL - 116 SP - 14137 EP - 14180 DO - 10.1021/acs.chemrev.6b00458 ER - TY - JOUR AU - Stauch, T. AU - Dreuw, A. JF - Acc. Chem. Res. PY - 2017/// VL - 50 SP - 1041 EP - 1048 DO - 10.1021/acs.accounts.7b00038 ER - TY - JOUR AU - Wolinski, K. AU - Baker, J. JF - Mol. Phys. PY - 2009/// VL - 107 SP - 2403 EP - 2417 DO - 10.1080/00268970903321348 ER - TY - JOUR AU - Stauch, T. AU - Dreuw, A. JF - Angew. Chem., Int. Ed. PY - 2014/// VL - 53 SP - 2759 EP - 2761 DO - 10.1002/anie.201309794 ER - TY - JOUR AU - Stauch, T. AU - Hoffmann, M. T. AU - Dreuw, A. JF - ChemPhysChem PY - 2016/// VL - 17 SP - 1486 EP - 1492 DO - 10.1002/cphc.201600016 ER - TY - JOUR AU - Stauch, T. AU - Dreuw, A. JF - J. Chem. Phys. PY - 2014/// VL - 140 SP - 134107 DO - 10.1063/1.4870334 ER - TY - JOUR AU - Adhikari, R. AU - Makarov, D. E. JF - J. Phys. Chem. B PY - 2017/// VL - 121 SP - 2359 EP - 2365 DO - 10.1021/acs.jpcb.6b12758 ER - TY - JOUR AU - Ahlrichs, R. AU - Bär, M. AU - Häser, M. AU - Horn, H. AU - Kölmel, C. JF - Chem. Phys. Lett. PY - 1989/// VL - 162 SP - 165 EP - 169 DO - 10.1016/0009-2614(89)85118-8 ER - TY - COMP T1 - TURBOMOLE, V7.0.2 PY - 2015/// PB - University of Karlsruhe and Forschungszentrum Karlsruhe GmbH ER -