Molecular dynamics simulations of atmospheric oxidants at the air-water interface: Solvation and accommodation of OH and O 3

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 109, Issue 33, 2005, Pages 15876-15892

  Vieceli, John ^a,d   Roeselová, Martina ^a,b   Potter, Nicholas ^a   Dang, Liem X ^c   Garrett, Bruce C ^c   Tobias, Douglas J ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b INSTITUTE OF ORGANIC CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY   (Czech Republic)

^c PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

^d Zymeworks Inc   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AIR-WATER INTERFACE; ATMOSPHERIC OXIDANTS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; SOLVATION;

ABSORPTION; AIR; ATMOSPHERIC CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; DESORPTION; FREE ENERGY; KINETIC ENERGY; MOLECULAR DYNAMICS; OXYGEN; SURFACE CHEMISTRY; WATER;

INTERFACES (MATERIALS);

HYDROXIDE; HYDROXIDE ION; OXIDIZING AGENT; OZONE; WATER;

AIR; ARTICLE; CHEMICAL MODEL; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; CONFORMATION; SOLUBILITY;

AIR; COMPUTER SIMULATION; HYDROXIDES; MODELS, CHEMICAL; MOLECULAR CONFORMATION; OXIDANTS; OZONE; SOLUBILITY; WATER;

EID: 24944501264     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp051361+     Document Type: Article

References (90)

1. Finlayson-Pitts, B. J.; Pitts, J. N. Chemistry of the Upper and Lower Atmosphere: Theory, Experiments, and Applications; Academic Press: San Diego, 2000.
2. Mauldin, R. L.; Tanner, D. J.; Eisele, F. L. J. Geophys. Res. 1999, 104, 5817.
3. Kleinman, L. I.; Daum, P. H.; Lee, Y.-N.; Nunnermacker, L. J.; Springston, S. R.; Weinstein-Lloyd, J.; Rudolph, J. J. Geophys. Res. 2005, 110, doi: 10.1029/2004JD005096.
4. Knipping, E. M.; Lakin, M. J.; Foster, K. L.; Jungwirth, P.; Tobias, D. J.; Gerber, R. B.; Dabdub, D.; Finlayson-Pitts, B. J. Science 2000, 288, 301.
5. Laskin, A.; Gaspar, D. J.; Wang, W.; Hunt, S. W.; Cowin, J. P.; Colson, S. D.; Finlayson-Pitts, B. J. Science 2003, 301, 340.
6. Hunt, S. W.; Roeselova, M.; Wang, W.; Wingen, L. M.; Knipping, E. M.; Tobias, D. J.; Dabdub, D.; Finlayson-Pitts, B. J. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 11559.
7. Gershenzon, M.; Davidovits, P.; Jayne, J. T.; Kolb, C. E.; Worsnop, D. R. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 7031.
8. Nathanson, G. M.; Davidovits, P.; Worsnop, D. R.; Kolb, C. E. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13007.
9. Kolb, C. E.; Davidovits, P.; Jayne, J. T.; Shi, Q.; Worsnop, D. R. Prog. React. Kinet. Mech. 2002, 27, 1.
10. Knox, C. J. H.; Phillips, L. F. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 8469.
11. Wilson, M. A.; Pohorille, A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 3130.
12. Taylor, R. S.; Ray, D.; Garrett, B. C. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 5473.
13. Taylor, R. S.; Garrett, B. C. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 844.
14. Morita, A. Chem. Phys. Lett. 2003, 375, 1.
15. Morita, A.; Kanaya, Y.; Francisco, J. S. J. Geophys. Res. 2004, 709, doi: 10.1029/2003JD004240.
16. Morita, A.; Sugiyama, M.; Kameda, H.; Koda, S.; Hanson, D. R. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 9111.
17. Vieceli, J.; Roeselova, M.; Tobias, D. J. Chem. Phys. Lett. 2004, 393, 249.
18. Roeselova, M.; Vieceli, J.; Dang, L. X.; Garrett, B. C.; Tobias, D. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16308.
19. Roeselova, M.; Jungwirth, P.; Tobias, D. J.; Gerber, R. B. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 12690.
20. Somasundaram, T.; Lynden-Bell, R. M.; Patterson, C. H. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 143.
21. Somasundaram, T.; in het Panhuis, M.; Lynden-Bell, R. M.; Patterson, C. H. J. Chem. Phys. 1999, 111, 2190.
22. Vacha, R.; Slavicek, P.; Mucha, M.; Finlayson-Pitts, B. J.; Jungwirth, P. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 11573.
23. Sugiyama, M.; Koda, S.; Morita, A. Chem. Phys. Lett. 2002, 362, 56.
24. Morita, A.; Sugiyama, M.; Koda, S. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1749.
25. Hanson, D. R.; Sugiyama, M.; Morita, A. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 3739.
26. Jungwirth, P.; Tobias, D. J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 6361.
27. Jungwirth, P.; Tobias, D. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 10468.
28. Salvador, P.; Curtis, J. E.; Tobias, D. J.; Jungwirth, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 3752.
29. Jungwirth, P.; Curtis, J. E.; Tobias, D. J. Chem. Phys. Lett. 2003, 367, 704.
30. Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Phys. Chem. 1995, 99, 6208.
31. 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.; Piskorz, 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 98, revision A.11; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
32. Case, D. A.; Pearlman, D. A.; Caldwell, J. W.; Cheatham, T. E.; Ross, W. S.; Simmerling, C. L.; Darden, T. A.; Merz, K. M.; Stanton, R. V.; Cheng, A. L.; Vincent, J. J.; Crowley, M.; Ferguson, D. M.; Radmer, R. J.; Seibel, G. L.; Singh, U. C.; Weiner, P. K.; Kollman, P. A. AMBER 5; University of California: San Francisco, 1997.
33. Ciccotti, G.; Ferrario, M.; Hynes, J. T.; Kapral, R. Chem. Phys. 1989, 129, 241.
34. Pearlman, D. A.; Case, D. A.; Caldwell, J. W.; Seibel, G. L.; Singh, U. C.; Weiner, P. K.; Kollman, P. A. AMBER 4; University of California: San Francisco, 1991.
35. Case, D. A.; Pearlman, D. A.; Caldwell, J. W.; Cheatham, T. E.; Ross, W. S.; Simmerling, C. L.; Darden, T. A.; Merz, K. M.; Stanton, R. V.; Cheng, A. L.; Vincent, J. J.; Crowley, M.; Tsui, V.; Radmer, R. J.; Duan, Y.; Pitera, J.; Massova, I.; Seibel, G. L.; Singh, U. C.; Weiner, P. K.; Kollman, P. A. AMBER 6; University of California: San Francisco, 1999.
36. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577.
37. Vesely, F. J. J. Comput. Phys. 1977, 24, 361.
38. Ahlstrom, P.; Wallqvist, A.; Engstrom, S.; Jonsson, B. Mol. Phys. 1989, 68, 563.
39. Ryckaert, J. P.; Ciccotti, G.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Phys. 1977, 23, 327.
40. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; DiNola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684.
41. Hirschfelder, J. O.; Curtiss, C. F.; Bird, R. B. Molecular Theory of Gases and Liquids; John Wiley & Sons: New York, 1964.
42. Karna, S. P. Int. J. Quantum Chem. 1998, 70, 771.
43. Jungwirth, P.; Tobias, D. J. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 379.
44. Cabrai do Couto, P.; Guedes, R. C.; Costa Cabral, B. J.; Martinho Simoes, J. A. J. Chem. Phys. 2003, 119, 7344.
45. Hamad, S.; Lago, S.; Mejias, J. A. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 9104.
46. Cooper, P. D.; Kjaergaard, H. G.; Langford, V. S.; McKinley, A. J.; Quickenden, T. I.; Schofield, D. P. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6048.
47. Wang, B.; Hou, H.; Gu, Y. Chem. Phys. Lett. 1999, 303, 96.
48. Xie, Y.; Schaefer, H. F., III. J. Chem. Phys. 1993, 98, 8829.
49. Sander, R. Compilation of Henry's Law Constants for Inorganic and Organic Species of Potential Importance in Environmental Chemistry; http://www.mpch-mainz.mpg.de/~sander/res/henry.html, 1999.
50. Autrey, T.; Brown, A. K.; Camaioni, D. M.; Dupuis, M.; Foster, N. S.; Getty, A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3680.
51. Ohshima, Y.; Sato, K.; Sumiyoshi, Y.; Endo, Y. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1108.
52. Meerts, W. L.; Stolte, S.; Dymanus, A. Chem. Phys. 1977, 19, 467.
53. Mack, K. M.; Muenter, J. S. J. Chem. Phys. 1977, 66, 5278.
54. Maroulis, G. J. Chem. Phys. 1994, 101, 4949.
55. Maroulis, G. J. Chem. Phys. 1999, 111, 6846.
56. Andersson, K.; Borowski, P.; Fowler, P. W.; Malmqvist, P.-A.; Roos, B. O.; Sadlej, A. J. Chem. Phys. Lett. 1992, 190, 367.
57. Jorgensen, W. L.; Maxwell, D. S.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11225.
58. Tachikawa, H.; Abe, S. Inorg. Chem. 2003, 42, 2188.
59. Gillies, J. Z.; Gillies, C. W.; Suenram, R. D.; Lovas, F. J.; Schmidt, T.; Cremer, D. J. Mol. Spectrosc. 1991, 146, 493.
60. Rowlinson, J. S.; Widom, B. Molecular Theory of Capillarity; Clarendon Press: Oxford, U.K., 1982.
61. Defay, R.; Prigogine, I. Surface Tension and Adsorption; Wiley: New, York, 1966.
62. Petersen, P. B.; Saykally, R. J., Personal communication.
63. Li, Z. X.; Lu, J. R.; Styrkas, D. A.; Thomas, R. K.; Rennie, A. R.; Penfold, J. Mol. Phys. 1993, 80, 925.
64. Matsumoto, M.; Kataoka, Y. J. Chem. Phys. 1989, 90, 2398.
65. Tarek, M.; Tobias, D. J.; Klein, M. L. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1996, 92, 559.
66. Benjamin, I. J. Chem. Phys. 1999, 110, 8070.
67. Petersen, M. K.; Iyengar, S. S.; Day, T. J. F.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 14804.
68. Chandler, D. Introduction to Modern Statistical Mechanics; Oxford University Press: Oxford, U.K., 1987.
69. Vassilev, P.; Louwerse, M. J.; Baerends, E. J. Chem. Phys. Lett. 2004, 398, 212.
70. Khalack, J. M.; Lyubartsev, A. P. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 378.
71. VandeVondele, J.; Sprik, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 1363.
72. Ferrario, M.; Haughney, M.; McDonald, I. R.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1990, 93, 5156.
73. Meng, E. C.; Kollman, P. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 11460.
74. Zapalowski, M.; Bartczak, W. M. Comput. Chem. 2000, 24, 459.
75. Tuckerman, M. E.; Marx, D.; Parrinello, M. Nature 2002, 417, 925.
76. Asthagiri, D.; Pratt, L. R.; Kress, J. D.; Gomez, M. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 7229.
77. Taylor, R. S.; Dang, L. X.; Garrett, B. C. J. Phys. Chem. 1996, 100, 11720.
78. Dang, L. X.; Garrett, B. C. Chem. Phys. Lett. 2004, 385, 309.
79. Li, Y. Q.; Davidovits, P.; Shi, Q.; Jayne, J. T.; Kolb, C. E.; Worsnop, D. R. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 10627.
80. Saecker, M. E.; Nathanson, G. M. J. Chem. Phys. 1993, 99, 7056.
81. Benjamin, I.; Wilson, M. A.; Pohorille, A. J. Chem. Phys. 1994, 100, 6500.
82. Benjamin, I.; Wilson, M. A.; Pohorille, A.; Nathanson, G. M. Chem. Phys. Lett. 1995, 243, 222.
83. Hanson, D. R.; Burkholder, J. B.; Howard, C. J.; Ravishankara, A. R. J. Phys. Chem. 1992, 96, 4979.
84. Takami, A.; Kato, S.; Shimono, A.; Koda, S. Chem. Phys. 1998, 231, 215.
85. Muller, B.; Heal, M. R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 3365.
86. Benjamin, I. Chem. Rev. 1996, 96, 1449.
87. Merikanto, J.; Vehkamaki, H.; Zapadinsky, E. J. Chem. Phys. 2004, 121, 914.
88. Tabazadeh, A.; Yokelson, R. J.; Singh, H. B.; Hobbs, P. V.; Crawford, J. H.; Iraci, L. T. Geophys. Res. Lett. 2004, 31, doi: 10.1029/2003GL018775.
89. Mmereki, B. T.; Donaldson, D. J. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 11038.
90. Mmereki, B. T.; Donaldson, D. J.; Gilman, J. B.; Eliason, T. L.; Vaida, V. Atmos. Environ. 2004, 38, 6091.