Hybrid Ab-Initio/Empirical Molecular Dynamics: Combining the ONIOM Scheme with the Atom-Centered Density Matrix Propagation (ADMP) Approach

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 108, Issue 13, 2004, Pages 4210-4220

  Rega, Nadia ^a   Iyengar, Srinivasan S ^a,d   Voth, Gregory A ^a   Schlegel, H Bernhard ^b   Vreven, Thom ^c   Frisch, Michael J ^c  

^a UNIVERSITY OF UTAH   (United States)

^b WAYNE STATE UNIVERSITY   (United States)

^c GAUSSIAN INC   (United States)

^d INDIANA UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BOUNDARY CONDITIONS; CARRIER CONCENTRATION; ELECTROSTATICS; ENZYMES; HAMILTONIANS; LAGRANGE MULTIPLIERS; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; QUANTUM THEORY;

ATOM-CENTERED DENSITY MATRIX PROPAGATION (ADMP); PROTON HOPPING DYNAMICS;

MOLECULAR DYNAMICS;

EID: 1842686803     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp0370829     Document Type: Article

References (68)

1. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227.
2. Singh, B.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1986, 7, 718.
3. Field, C.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1990, 11, 700.
4. Stanton, R. V.; Hartsough, D. S.; Merz, K. M. J. Comput. Chem. 1994, 16, 113.
5. Stanton, R. V.; Little, L. R.; Merz, K. M. J. Phys. Chem. 1995, 17344.
6. Alhambra, C.; Byun, K.; Gao, J. In Combined Quantum Mechanical and Molecular Mechanics Methods; Gao, J., Thompson, M., Eds.; number 712 in ACS Symposium Series, 1999; page 35.
7. Gao, J. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 298.
8. Alhambra, C.; Wu, L.; Zhang, Z.; Gao, J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3858.
9. Ferenczy, G. G.; Rivail, J.-L.; Surjan, P. R.; Naray-Szabo, G. J. Comput. Chem. 1992, 13, 830.
10. Gao, J.; Amara, P.; Alhambra, C.; Field, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 4714.
11. Andersen, H. C. J. Chem. Phys. 1980, 72, 2384-2393.
12. Parrinello, M.; Rahman, A. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 1196-1199.
13. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471.
14. Remler, D. K.; Madden, P. A. Mol. Phys. 1990, 70, 921.
15. Marx, D.; Hutter, J. John vonNeumann Institute for Computing: Julich, 2000; Vol. 1, Chapter: Ab Initio Molecular Dynamics: Theory and Implementation, p 301.
16. Schlegel, H. B.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Voth, G. A.; Daniels, A. D.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2001, 114, 9758.
17. Iyengar, S. S.; Schlegel, H. B.; Millam, J. M.; Voth, G. A.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 10291.
18. Schlegel, H. B.; Iyengar, S. S.; Li, X.; Millam, J. M.; Voth, G. A.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2002, 117, 8694.
19. Iyengar, S. S.; Schlegel, H. B.; Voth, G. A.; Millam, J. M.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. Isr. J. Chem. 2002, 42, 191-202.
20. Iyengar, S. S.; Schlegel, H. B.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 7269-7277.
21. Eichinger, M.; Tavan, P.; Hutter, J.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10452.
22. Laio, A.; VandeVondele, J.; Röthlisberger, U. J. Chem. Phys. 2002, 116, 6941-6947.
23. Woo, T. K.; P, M. M.; Deng, L.; Ziegler, T. In Combined Quantum Mechanical and Molecular Mechanics Methods; Gao, J., Thompson, M., Eds.; number 712 in ACS Symposium Series, 1999; page 128.
24. Woo, T. K.; Cavallo, L.; Ziegler, T. Theor. Chem. Acc. 1998, 100, 307.
25. Maseras, F.; Morokuma, K. J. Comput. Chem. 1995, 16, 1170-1179.
26. Humbel, S.; Sieber, S.; Morokuma, K. J. Chem. Phys. 1996, 105, 1959.
27. Svensson, M.; Humbel, S.; Froese, R. D. J.; Matsubara, T.; Sieber, S.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. 1996, 100, 19357.
28. Svensson, M.; Humbel, S.; Morokuma, K. J. Chem. Phys. 1996, 105, 3654.
29. Dapprich, S.; Komaromi, I.; Byun, K. S.; Morokuma, K.; Frisch, M. J. J. Theochem. J. Mol. Struct. 1999, 462, 1.
30. Maseras, F. Top. Organomet. Chem. 1999, 4, 165.
31. Vreven, T.; Morokuma, K. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1419-1432.
32. Vreven, T.; Morokuma, K.; Farkas, O.; Schlegel, H. B.; Frisch, M. J. J. Comput. Chem. 2003, 24, 760.
33. Vreven, T.; Morokuma, K. Theor. Chem. Acc. 2003, 109, 125.
34. Kerdcharoen, T.; Morokuma, K. Chem. Phys. Lett. 2002, 355, 257.
35. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Kiene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, Rev. B.02; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
36. Scuseria, G. E. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 4782.
37. Blöchl. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953-17979.
38. Lippert, G.; Hutter, J.; Parrinello, M. Theor. Chem. Acc. 1999, 103, 124.
39. Lippert, G.; Hutter, J.; Parrinello, M. Mol. Phys. 1997, 92, 477.
40. Sharma, M.; Wu, Y.; Car, R. Int. J. Quantum Chem. 2003, 95, 821-829.
41. Kohn, W. Phys. Rev. 1959, 115, 809-821.
42. Marzari, N.; Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1997, 56, 12847-12865.
43. Martyna, G.; Cheng, C.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1991, 95, 1318.
44. Murphy, R. B.; Philipp, D. M.; Friesner, R. A. J. Comput. Chem. 2000, 21, 1442.
45. Gordon, M. S.; Freitag, M. A.; Bandyopadhyay, P.; Jensen, J. H.; Kairys, V.; Stevens, W. J. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 293-307.
46. Bakowies, D.; Thiel, W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 10580.
47. Golub, G. H.; van Loan, C. F. Matrix Computations; The Johns Hopkins University Press: Baltimore, 1996.
48. Swope, W. C.; Andersen, H. C.; Berens, P. H.; Wilson, K. R. J. Chem. Phys. 1982, 76, 637.
49. Reuter, N.; Dejaegere, A.; Maigret, B.; Karplus, M. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 1720.
50. Sherwood, E. John vonNeumann Institute for Computing, Julich, 2000; Vol. 1; Chapter: Hybrid Quantum Mechanics/Molecular Mechanics Approaches.
51. Smith, W.; Forester, T. R. Dl_poly is a package of molecular simulation routines. Copyright the council for the central laboratory of the research councils, Daresbury Laboratory at Daresbury, nr. Warrington, 1999.
52. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1988, 38, 3098.
53. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
54. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98.
55. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. B.; Gould, I. R.; Mertz, K. M., Jr.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. S.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179.
56. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926-935.
57. Hori, T.; Takahaschi, H.; Nitta, T. J. Comput. Chem. 2002, 24, 209.
58. Re, S.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 7185.
59. Yamagami, M.; Wakita, H.; Yamaguchi, T. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8174.
60. Tu, Y.; Laaksonen, A. J. Chem. Phys. 1999, 111, 7519.
61. Roux, B. Acc. Chem. Res. 2002, 202, 366.
62. Sagnella, D. E.; Laasonen, K.; Klein, M. L. Biophys. J. 1996, 71, 1172.
63. Schmitt, U. W.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 1999, 111, 9361.
64. Schmitt, U. W.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 5547.
65. Schmitt, U. W.; Voth, G. A. Isr. J. Chem. 1999, 39, 483.
66. Cuma, M.; Schmitt, U. W.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 2814-2823.
67. Day, T. J. F.; Schmitt, U. W.; Voth, G. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122 (48), 12027.
68. Iyengar, S. S.; Day, T. J. F.; Petersen, M. K.; Burnham, C. J.; Voth, G. A. Nature, submitted.