Assessment of conventional density functional schemes for computing the dipole moment and (hyper)polarizabilities of push-pull π-conjugated systems

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 104, Issue 20, 2000, Pages 4755-4763

  Champagne, Benoît ^a   Perpète, Eric A ^a   Jacquemin, Denis ^a   Van Gisbergen, Stan J A ^b   Baerends, Evert Jan ^b   Soubra Ghaoui, Chirine ^c   Robins, Kathleen A ^c   Kirtman, Bernard ^d  

^a UNIVERSITY OF NAMUR   (Belgium)

^b VU UNIVERSITY AMSTERDAM   (Netherlands)

^c UNIVERSITY OF NEVADA   (United States)

^d UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CORRELATION METHODS; ELECTRIC FIELDS; POLARIZATION; PROBABILITY DENSITY FUNCTION;

EXCHANGE CORRELATION (XC) FUNCTION; PUSH-PULL CONJUGATED SYSTEMS;

POLYACETYLENES;

EID: 0343169730     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp993839d     Document Type: Article

References (97)

1. Maroulis, G.; Thakkar, A. J. J. Chem. Phys. 1991, 95, 9060.
2. Sim, F.; Chin, S.; Dupuis, M.; Rice, J. E. J. Phys. Chem. 1993, 97, 1158.
3. Jaszunski, M.; Jørgensen, P.; Koch, H.; Ágren, H.; Helgaker, T. J. Chem. Phys. 1993, 98, 7229.
4. Toto, J. L.; Toto, T. T.; de Melo, C. P.; Hasan, M.; Kirtman, B. Chem. Phys. Lett. 1995, 244, 59.
5. Toto, J. L.; Toto, T. T.; de Melo, C. P. Chem. Phys. Lett. 1995, 245, 660.
6. Toto, J. L.; Toto, T. T.; de Melo, C. P.; Robins, K. A. J. Chem. Phys. 1995, 102, 8048.
7. Albert, I. D. L.; Marks, T. J.; Ratner, M. A. In Nonlinear Optical Materials, Theory and Modeling; Karna, S. P., Yeates, A. T., Eds.; ACS Symposium Series; American Chemical Society: Washington, DC, 1995; Vol. 628, p 116.
8. Sekino, H.; Bartlett, R. J. Chem. Phys. Lett. 1995, 234, 87.
9. Nakano, M.; Kiribayashi, S.; Yamada, S.; Shigemoto, I.; Yamaguchi, K. Chem. Phys. Lett. 1996, 262.
10. Champagne, B.; Mosley, D. H. J. Chem. Phys. 1996, 105, 3592.
11. Jacquemin, D.; Champagne, B.; André, J. M. Int. J. Quantum Chem. 1997, 65, 679.
12. Jacquemin, D.; Champagne, B.; André, J. M. Chem. Phys. Lett. 1998, 284, 24.
13. Nakano, M.; Yamada, S.; Kiribayashi, S.; Yamaguchi, K. Int. J. Quantum Chem. 1998, 70, 269.
14. Kamada, K.; Ueda, M.; Nagao, H.; Tawa, K.; Sugino, T.; Shimizu, Y.; Ohta, K. Int. J. Quantum Chem. 1998, 70, 737.
15. Maroulis, G. J. Chem. Phys. 1999, 111, 583.
16. Champagne, B.; Perpète, E. A.; van Gisbergen, S. J. A.; Baerends, E. J.; Snijders, J. G.; Soubra-Ghaoui, C.; Robins, K. A.; Kirtman, B. J. Chem. Phys. 1998, 109, 10489.
17. van Gisbergen, S. J. A.; Schipper, P. R. T.; Gritsenko, O. V.; Baerends, E. J.; Snijders, J. G.; Champagne, B.; Kirtman, B. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 694.
18. Champagne, B.; Perpète, E. A. Int. J. Quantum Chem. 1999, 75, 441.
19. Zangwill, A. J. Chem. Phys. 1983, 78, 5926.
20. Senatore, G.; Subbaswamy, K. R. Phys. Rev. A 1986, 34, 3619;
21. Senatore, G.; Subbaswamy, K. R. Phys. Rev. A 1987, 35, 2440.
22. Moullet, I.; Martins, J. L. J. Chem. Phys. 1990, 92, 527.
23. Jasien, P. G.; Fitzgerald, G. J. Chem. Phys. 1990, 93, 2554.
24. Sim, F.; Salahub, D. R.; Chin, S. Int. J. Quantum Chem. 1992, 43, 463.
25. Matsuzawa, N.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6872.
26. Guan, J.; Duffy, P.; Carter, J. T.; Chong, D. P.; Casida, K. C.; Casida, M. E.; Wrinn, M. J. Chem. Phys. 1993, 98, 4753.
27. Colwell, S. M.; Murray, C. W.; Handy, N. C.; Amos, R. D. Chem. Phys. Lett. 1993, 210, 261.
28. Lee, A. M.; Colwell, S. M. J. Chem. Phys. 1994, 101, 9704.
29. Matsuzawa, N.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. 1994, 98, 2545.
30. Dixon, D. A.; Matsuzawa, M. J. Phys. Chem. 1994, 98, 3967.
31. Matsuzawa, N.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11677.
32. Dixon, D. A.; Chase, B. E.; Fitzgerald, G.; Matsuzawa, N. J. Phys. Chem. 1995, 99, 4486.
33. Matsuzawa, N.; Dixon, D. A. Synth. Met. 1995, 71, 1667.
34. McDowell, S. A. C.; Amos, R. D.; Handy, N. C. Chem. Phys. Lett. 1995, 255, 4.
35. van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 1995, 103, 9347.
36. Colwell, S. M.; Handy, N. C.; Lee, A. M. Phys. Rev. A 1996, 53, 1316.
37. Jamorski, C.; Casida, M. E.; Salahub, D. R. J. Chem. Phys. 1996, 104, 5134.
38. van Gisbergen, S. J. A.; Osinga, V. P.; Gritsenko, O. V.; van Leeuwen, R.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 1996, 105, 3142.
39. Dunlap, B. I.; Karna, S. P. In Theoretical and Computational Modeling of NLO and Electronic Materials; Karna, S. P., Yeates, A. T., Eds.; ACS Symposium Series; American Chemical Society: Washington, DC, 1996; Vol. 628, p 164.
40. Dickson, R. M.; Becke, A. D. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16105.
41. Fuentealba, P.; Simón-Manson, Y. J. Phys. Chem. 1997, 100, 44231.
42. Ioannou, A. G.; Colwell, S. M.; Amos, R. D. Chem. Phys. Lett. 1997, 278, 278.
43. van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 3097.
44. van Gisbergen, S. J. A.; Kootstra, F.; Schipper, P. R. T.; Gritsenko, O. V.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. Phys. Rev. A 1998, 57, 2556.
45. Calaminici, P.; Jug, K.; Köster, A. M. J. Chem. Phys. 1998, 109, 7756.
46. Tozer, D. J.; Handy, N. C. J. Chem. Phys. 1998, 108, 10180.
47. van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 10644; erratum 1999, 111, 6652.
48. van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 10657.
49. Millefiori, S.; Alparone, A. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1998, 422, 179;
50. ibidem Millefiori, S.; Alparone, A. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1998, 431, 59.
51. Görling, A.; Heinze, H. H.; Ruzankin, S. Ph.; Staufer, M.; Rösch, N. J. Chem. Phys. 1999, 110, 2785.
52. Cohen, A. J.; Tatirungrotechai, Y. Chem. Phys. Lett. 1999, 299, 465.
53. Cohen, A. J.; Handy, N. C.; Tozer, D. J. Chem. Phys. Lett. 1999, 303, 391.
54. Adamo, C.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Barone, V. Chem. Phys. Lett. 1999, 307, 265.
55. Schipper, P. R. T.; Gritsenko, O. V.; van Gisbergen, S. J. A.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys., 2000, 112, 1344.
56. van Leeuwen, R.; Baerends, E. J. Phys. Rev. A 1994, 49, 2421.
57. Krieger, J. B.; Li, Y.; Iafrate, G. J. Phys. Rev. A 1992, 45, 101;
58. Krieger, J. B.; Li, Y.; Iafrate, G. J. Phys. Rev. A 1993, 47, 165.
59. Li, Y.; Krieger, J. B.; Norman, M. R.; Iafrate, G. J. Phys. Rev. B 1991, 44, 10437.
60. Godby, R. W.; Sham, L. J. Phys. Rev. B 1994, 49, 1849.
61. Aulbur, W. G.; Jönsson, L.; Wilkins, J. W. Phys. Rev. B 1996, 54, 8540.
62. Parr, R. G.; Wang, W. Density Functional Theory of Atoms and Molecules; Oxford University Press: Oxford, UK, 1989.
63. Baerends, E. J.; Gritsenko, O. V. J. Phys. Chem. 1997, 101, 5383.
64. Slater, J. C. Phys. Rev. 1951, 81, 385.
65. Vosko, S. J.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200.
66. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
67. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244.
68. Gill, P. M. W. Mol. Phys. 1996, 89, 433.
69. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
70. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
71. GAUSSIAN94; Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Keith, T.; Peterson, 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. J. P.; Head-Gordon, M.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian Inc.: Pittsburgh, PA, 1995.
72. GAUSSIAN98, Revision A.7; Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A. P.; Piskorz, A. P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
73. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1998, 108, 664.
74. van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. Comput. Phys. Commun. 1999, 118, 119.
75. ADF 1999; Baerends, E. J.; Bérces, A.; Bo, C.; Boerrigter, P. M.; Cavallo, L.; Deng, L.; Dickson, R. M.; Ellis, D. E.; Fan, L.; Fischer, T. H.; Fonseca Guerra, C.; van Gisbergen, S. J. A.; Groeneveld, J. A.; Gritsenko, O. V.; Harris, F. E.; van den Hoek, P.; Jacobsen, H.; van Kessel, G.; Kootstra, F.; van Lenthe, E.; Osinga, V. P.; Philipsen, P. H. T.; Post, D.; Pye, C. C.; Ravenek, W.; Ros, P.; Schipper, P. R. T.; Schreckenbach, G.; Snijders, J. G.; Sola, M.; Swerhone, D.; te Velde, G.; Vernooijs, P.; Versluis, L.; Visser, O.; van Wezenbeek, E.; Wiesenekker, G.; Wolff, S. K.; Woo, T. K.; Ziegler, T.. Fonseca Guerra, C.; Snijders, J. G.; te Velde, G.; Baerends, E. J. Theor. Chem. Acc. 1998, 99, 391.
76. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822.
77. Kirtman, B.; Champagne, B. Int. Rev. Phys. Chem. 1997, 16, 389.
78. Champagne, B.; Kirtman, B. Chem. Phys. 1999, 245, 213.
79. See for instance, Fournier, R.; Andzelm, J.; Salahub, D. R. J. Chem. Phys. 1989, 90, 6371.
80. Komornicki, A.; Fitzgerald, G. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1398.
81. Gross, E. K. U.; Dobson, J. F.; Petersilka, M. In Density Functional Theory; Nalewajski, R. F., Ed.; Topics in Current Chemistry; Springer: Heidelberg, Germany, 1996.
82. Davis, P. J.; Rabinowitz, P. Numerical Integration; Blaisdell Publishing Co.: London, 1967; 166.
83. For example, see: Langhoff, P. W.; Karplus, M.; Hurst, R. P. J. Chem. Phys. 1966, 44, 505;
84. Caves, T. C.; Karplus, M. J. Chem. Phys. 1969, 50, 3649.
85. Dykstra, C. E.; Jasien, P. G. Chem. Phys. Lett. 1984, 109, 388.
86. Sekino, H.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1986, 85, 976.
87. Karna, S. P.; Dupuis, M. J. Comput. Chem. 1991, 12, 487.
88. Hehre, W. J.; Ditchfield, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1972, 56, 2257.
89. Hurst, G. J. B.; Dupuis, M.; Clementi, E. J. Chem. Phys. 1988, 89, 385.
90. Perez, J.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 6525.
91. Jacquemin, D.; Champagne, B.; Hättig, C. Chem. Phys. Lett. 2000, 319, 327.
92. Basis and fit sets are available on-line at http://www.scm.com/Doc/ atomicdata.
93. Jacquemin, D.; Champagne, B.; Perpète, E. A. P.; Luis, J. M.; Kirtman, B., manuscript in preparation.
94. Jacquemin, D., unpublished work.
95. Sim, F.; Chin, S.; Dupuis, M.; Rice, J. E. J. Phys. Chem. 1993, 97, 1158.
96. Tretiak, S.; Chernyak, V.; Mukamel, S. Chem. Phys. Lett. 1998, 287, 75.
97. Kirtman, B.; Champagne, B.; Bishop, D. M., submitted for publication. The restriction to qualitative aspects involves the fact that the amplitude of this field depends on chain length as well as upon the property.