Structure and stability of water clusters (H2O)n, n = 8-20: An ab initio investigation

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 105, Issue 46, 2001, Pages 10525-10537

  Maheshwary, Shruti ^a   Patel, Nitin ^a   Sathyamurthy, Narayanasami ^a   Kulkarni, Anant D ^b   Gadre, Shridhar R ^b  

^a INDIAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY KANPUR   (India)

^b UNIVERSITY OF PUNE   (India)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

WATER CLUSTERS;

COMPUTATIONAL METHODS; ELECTROSTATICS; MOLECULAR DYNAMICS; POTENTIAL ENERGY; PROBABILITY DENSITY FUNCTION;

WATER;

EID: 0035936231     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp013141b     Document Type: Article

References (96)

1. Liu, K.; Cruzan, J. D.; Saykally, R. J. Science 1996, 271, 929.
2. Wales, D. J. In Encyclopaedia of Computational Chemistry; Schleyer, P. v. R., Allinger, N. L., Clark, T., Gasteiger, J., Kollman, P. A., Schaefer, H. F., III, Schreiner, P. R., Eds.; Wiley: New York, 1998; Vol. 5, p 3183.
3. Müller-Dethlefs, K.; Hobza, P. Chem. Rev. 2000, 100, 143.
4. Ugalde, J. M.; Alkorta, I.; Elsuero, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 717.
5. Dyke, T. R.; Muenter, J. S. J. Chem. Phys. 1974, 60, 2929.
6. Dyke, T. R.; Mack, K. M.; Muenter, J. S. J. Chem. Phys. 1977, 66, 498 and references therein.
7. Odutola, J. A.; Dyke, T. R. J. Chem. Phys. 1980, 72, 5062.
8. Fraser, G. T. Int. Rev. Phys. Chem. 1991, 10, 189.
9. Feller, D. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6104.
10. Pugliano, N.; Cruzan, J. D.; Loeser, J. G.; Saykally, R. J. J. Chem. Phys. 1993, 98, 6600.
11. Pribble, R. N.; Zwier, T. S. Science 1994, 265, 75.
12. Honegger, E.; Leutwyler, S. J. Chem. Phys. 1988, 88, 2582.
13. Smith, B. J.; Swanton, D. J.; Pople, J. A.; Schaefer, H. F., III; Random, L. J. Chem. Phys. 1990, 92, 1240.
14. Millot, C.; Stone, A. J. Mol. Phys. 1992, 77, 439.
15. Xantheas, S. S.; Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1993, 99, 8774.
16. Laasonen, K.; Parinello, M.; Car, R.; Lee, C.; Vanderbilt, D. Chem. Phys. Lett. 1993, 207, 208.
17. Chakravorty, S. J.; Davidson, E. R. J. Phys. Chem. 1993, 97, 6373.
18. Scheiner, S. Annu. Rev. Phys. Chem. 1994, 45, 23.
19. Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 1994, 100, 7523.
20. Feyereisen, M. W.; Feller, D.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2993.
21. Estrin, D. A.; Paglieri, L.; Corongiu, G.; Clementi, E. J. Phys. Chem. 1996, 100, 8701.
22. Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 1996, 104, 8821.
23. Gregory, J. K.; Clary, D. C. J. Phys. Chem. 1996, 100, 18014.
24. Schütz, M.; Rauhut, G.; Werner, H.-J. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 5997.
25. Millot, C.; Soetens, J. C.; Costa, M. T. C. M.; Hodges, M. P.; Stone, A. J. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 754.
26. Bentwood, R. M.; Barnes, A. J.; Orville-Thomas, W. A. J. Mol. Spectrosc. 1980, 84, 391.
27. Del Bene, J. E.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1970, 52, 4858.
28. Dyke, T. R.; Muenter, J. S. J. Chem. Phys. 1972, 57, 5011.
29. Pugliano, N.; Saykally, R. J. Science 1992, 257, 1937.
30. Viant, M. R.; Cruzan, J. D.; Lucas, D. D.; Brown, M. G.; Liu, K.; Saykally, R. J. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 9032.
31. Mó, O.; Yánez, M.; Elguero, J. J. Chem. Phys. 1992, 97, 6628.
32. Wales, D. J. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 11180.
33. Schütz, M.; Bürgi, T.; Leutwyler, S.; Bürgi, H. B. J. Chem. Phys. 1993, 99, 5228; 1994, 100, 1780(E).
34. Xantheas, S. S.; Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1993, 98, 8037.
35. Fowler, J. E.; Schaefer, H. F., III. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 446.
36. Klopper, W.; Schütz, M.; Lüthi, H. P.; Leutwyler, S. J. Chem. Phys. 1995, 103, 1085.
37. Hodges, M. P.; Stone, A. J.; Xantheas, S. S. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 9163.
38. (a) Masella, M.; Flament, J.-P. J. Chem. Phys. 1997, 107, 9105.
39. (b) Masella, M.; Flament, J.-P. J. Chem. Phys. 1999, 110, 7245.
40. Nielsen, I. M. B.; Seidi, E. T.; Janssen, C. L. J. Chem. Phys. 1999, 110, 9435.
41. Kim, K. S.; Dupuis, M.; Lie, G. C.; Clementi, E. Chem. Phys. Lett. 1986, 131, 451.
42. Schütz, M.; Klopper, W.; Lüthi, H. P.; Leutwyler, S. J. Chem. Phys. 1995, 103, 6114.
43. Cruzan, J. D.; Braly, L. B.; Liu, K.; Brown, M. G.; Loeser, J. G.; Saykally, R. J. Science 1996, 271, 59.
44. Cruzan, J. D.; Braly, L. B.; Liu, K.; Brown, M. G.; Loeser, J. G.; Saykally, R. J. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 9022.
45. Liu, K.; Brown, M. G.; Cruzan, J. D.; Saykally, R. J. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 9011.
46. Cruzan, J. D.; Viant, M. R.; Brown, M. G.; Lucas, D. D.; Liu, K.; Saykally, R. J. Chem. Phys. Lett. 1998, 292, 667.
47. Brown, M. G.; Keutsch, F. N.; Saykally, R. J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 9645.
48. Knochenmuss, R.; Leutwyler, S. J. Chem. Phys. 1992, 96, 5233.
49. Burke, L. A.; Jensen, J. O.; Jensen, J. L.; Krishanan, P. N. Chem. Phys. Lett. 1993, 206, 293.
50. Wales, D. J. Science 1996, 271, 925.
51. Mhin, B. J.; Kim, H. S.; Yoon, C. W.; Kim, K. S. Chem. Phys. Lett. 1991, 176, 41.
52. Krishnan, P. N.; Jensen, J. O.; Burke, L. A. Chem. Phys. Lett. 1994, 217, 311.
53. Tsai, C. J.; Jordan, K. D. Chem. Phys. Lett. 1993, 213, 181.
54. Kim, K. S.; Jordan, K. D.; Zwier, T. S. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11568.
55. Mhin, B. J.; Kim, J.; Lee, S.; Lee, J. Y.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 1994, 100, 4484.
56. Lee, C.; Chen, H.; Fitzgerald, G. J. Chem. Phys. 1994, 101, 4472.
57. Kim, J.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 1998, 109, 5886.
58. Kryachko, E. S. Int. J. Quantum Chem. 1998, 70, 831.
59. (a) Kryachko, E. S. Int. J. Quantum Chem. 1999, 314, 353.
60. (b) Tissandier, M. D.; Singer, S. J.; Coe, J. V. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 752.
61. Liu, K.; Brown, M. G.; Carter, C.; Saykally, R. J.; Gregory, J. K.; Clary, D. C. Nature 1996, 381, 501.
62. Liu, K.; Brown, M. G.; Cruzan, J. D.; Saykally, R. J. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 8995.
63. Gregory, J. K.; Clary, D. C. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 6813.
64. Janzen, Ch.; Spangenberg, D.; Roth, W.; Kleinermanns, K. J. Chem. Phys. 1999, 110, 9898.
65. Brudermann, J.; Melzer, M.; Buck, U.; Kazimirski, J. K.; Sadlej, J.; Bush, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10649.
66. Jensen, J. O.; Krishnan, P. N.; Burke, L. A. Chem. Phys. Lett. 1995, 241, 253.
67. Kryachko, E. S. Chem. Phys. Lett. 1997, 272, 132.
68. Kim, J.; Mujumdar, D.; Lee, H. M.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 1999, 110, 9128.
69. Jensen, J. O.; Krishnan, P. N.; Burke, L. A. Chem. Phys. Lett. 1995, 246, 13.
70. Kim, J.; Mhin, B. J.; Lee, S. J.; Kim, K. S. Chem. Phys. Lett. 1994, 219, 243.
71. (a) Buck, U.; Ettischer, I.; Melzer, M.; Buch, V.; Sadlej, V. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 2578.
72. (b) Lee, C.; Chen, H.; Fitzgerald, G. J. Chem. Phys. 1995, 102, 1266 and references therein.
73. Gruenloh, C. J.; Carney, J. R.; Arrington, C. A.; Zwier, T. S.; Fredericks, S. Y.; Jordan, K. D. Science 1997, 276, 1678.
74. Jensen, J. O.; Krishnan, P. N.; Burke, L. A. Chem. Phys. Lett. 1996, 260, 499.
75. Tsai, C. J.; Jordan, K. D. J. Phys. Chem. 1993, 97, 5208.
76. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
77. Sremaniak, L. S.; Perera, L.; Berkowitz, M. L. J. Chem. Phys. 1996, 105, 3715.
78. Moore Plummer, P. L. J. Mol. Struct.: THEOCHEM 1997, 417, 35.
79. Kirschner, K. N.; Shields, G. C. Int. J. Quantum Chem. 1994, 28, 349
80. Khan, A. J. Phys. Chem. 1995, 99, 12450 and references therein.
81. (a) Khan, A. Chem. Phys. Lett. 1996, 253, 299.
82. (b) Khan, A. J. Chem. Phys. 1997, 106, 5537.
83. Khan, A. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 1260 and references therein.
84. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.: Keith, T.; Petersson, G. A.; Montgomery, J. A.; Raghavachari, K.; Al-Laham, M. A.; Zakrzewski, V. G.; Ortiz, J. V.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Peng, C. Y.; Ayala, P. Y.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Replogle, E. S.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Binkley, J. S.; Defrees, D. J.; Baker, J.; Stewart, J. P.; Head-Gordon, M.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian94, Revision C.2; Gaussian Inc.: Pittsburgh, PA, 1995.
85. (a) Gadre, S. R. In Computational Chemistry: Reviews of Current Trends; Lesczynski, J., Ed.; World Scientific: River Edge, NJ, 2000; Vol. 4.
86. (b) Gadre, S. R.; Shirsat, R. N. Electrostatics of Atoms and Molecules; Universities Press: Hyderabad, India, 2000 and references therein.
87. Bapat, S. V.; Shirsat, R. N.; Gadre, S. R. UNIPROP; Molecular Property Calculation Package Developed by the Theoretical Chemistry Group, Department of Chemistry, University of Pune, Pune, India. Chem. Phys. Lett. 1992, 200, 373.
88. Limaye, A. C.; Gadre, S. R. UNIVIS-2000; Molecular Properties Visualization Package Developed by the Theoretical Chemistry Group, Department of Chemistry, University of Pune, Pune, India. Curr. Sci. 2001, 80, 1296.
89. (a) Hoy, R.; Bunker, P. R. J. Mol. Spectrosc. 1975, 59, 159.
90. (b) Turi, L.; Dannenberg, J. J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 639.
91. Wong, N.-B.; Cheung, Y.-S.; Wu, D. Y.; Ren, Y.; Wang, X.; Tian, A. M.; Li, W.-K. J. Mol. Struct. 2000, 507, 153.
92. Jeffrey, G. A.; Saenger, W. Hydrogen Bonding in Biological Structures; Springer-Verlag: New York, 1991.
93. Jeffrey, G. A. An Introduction to Hydrogen Bonding; Oxford University Press: Oxford, 1997.
94. Pauling, L. The Nature of the Chemical Bond, 3rd ed; Cornell University Press: Ithaca, NY, 1960; p 469.
95. Foresman, J. B.; Frisch, A. Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods: A Guide to Using Gaussian; Gaussian Inc.: Pittsburgh, PA, 1993.
96. Gadre, S. R.; Kulkarni, A. D. Unpublished results.