Benchmarking approximate density functional theory. I. s/d excitation energies in 3d transition metal cations

Journal of Computational Chemistry

Volumn 26, Issue 14, 2005, Pages 1505-1518

  Holthausen, Max C ^a  

^a PHILIPPS UNIVERSITY MARBURG   (Germany)

Author keywords

Benchmark calculations; Density functional theory; Electronic excitation energies; HF DFT hybrid methods; Transition metal ions

Indexed keywords

ELECTRONIC STRUCTURE; IONS; MIXTURES; POSITIVE IONS; PROBABILITY DENSITY FUNCTION;

BENCHMARK CALCULATIONS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRONIC EXCITATION ENERGIES; HF/DFT HYBRID METHODS; TRANSITION METAL IONS;

TRANSITION METALS;

EID: 27744444723     PISSN: 01928651     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.20279     Document Type: Article

References (128)

1. Parr, R. G.; Yang, W. Density-Functional Theory of Atoms and Molecules; Oxford University Press: New York, 1989.
2. Koch, W.; Holthausen, M. C. A Chemist's Guide to Density Functional Theory; Wiley-VCH: Weinheim, 2001.
3. Holthausen, M. C. In The Encyclopedia of Mass Spectrometry; Armentrout, P. B., Ed.; Elsevier; Amsterdam, 2003.
4. Koch, W.; Hertwig, R. In Encyclopedia of Computational Chemistry; Allinger, N. L; Clark, T.; Gasteiger, J.; Kollmann, P.; Schaefer, H. F., III; Schleyer, P. v. R.; Schreiner, P. R., Eds.; Wiley: Chichester, 1998, p. 689.
5. Gritsenko, O. V.; Baerends, E. J. Theor Chem Acc 1997, 96, 44.
6. Schipper, P. R. T.; Gritsenko, O. V.; Baerends, E. J. Theor Chem Acc 1998, 99, 329.
7. Polo, V.; Gräfenstein, J.; Kraka, E.; Cremer, D. Chem Phys Lett 2002. 352, 469.
8. Polo, V.; Kraka, E.; Cremer, D. Theor Chem Acc 2002, 107, 291.
9. Polo, V.; Gräfenstein, J.; Kraka, E.; Cremer, D. Theor Chem Acc 2003. 109, 22.
10. Carter, E. A.; Goddard, W. A., III. J Phys Chem 1988, 92, 5679.
11. Gunnarsson, O.; Jones, R. O. Phys Rev B 1985, 31, 7588.
12. Reiher, M.; Salomon, O.; Hess, B. A. Theor Chem Ace 2001, 107, 48.
13. Harvey, J. N. In Structure and Bonding; Kaltsoyannis, N.; McGrady, J. E., Eds.; Springer: Berlin, 2005, p. 151.
14. Harvey, J. N. In Computational Organometallic Chemistry; Cundari, T. R., Ed.; Marcel Dekker: New York, 2001, p. 291.
15. Harvey, J. N.; Poli, R.; Smith, K. M. Coord Chem Rev 2003, 238-239, 347.
16. Poli, R.; Harvey, J. N. Chem Soc Rev 2003, 32, 1.
17. Salomon, O.; Reiher, M.; Hess, B. A. J Chem Phys 2002, 117, 4729.
18. Schwarz, H. Int J Mass Spectrom 2004, 237, 75.
19. Schröder, D.; Shaik, S.; Schwarz, H. Ace Chem Res 2000, 33, 139.
20. Shaik, S.; de Visser, S. P.; Ogliaro, F.; Schwarz, H.; Schröder, D. Curr Opin Chem Biol 2002, 6, 556.
21. Mattson, A. E. Science 2002, 298, 759.
22. Ahlrichs, R.; Furche, F.; Grimme, S. Chem Phys Lett 2000, 325, 317.
23. Gill, P. M. W. Aust J Chem 2001, 54, 661.
24. Riedel, S.; Straka, M.; Kaupp, M. Phys Chem Chem Phys 2004, 6, 1122.
25. Guner, V.; Khuong, K. S.; Leach, A. G.; Lee, P. S.; Bartberger, M. D.; Houk, K. N. J Phys Chem A 2003, 107, 11445.
26. Woodcock, H. L.; Schaefer, H. F., III; Schreiner, P. R. J Phys Chem A 2002, 106, 11923.
27. Adamo, C.; Barone, V. J Chem Phys 1999, 110, 6158.
28. Adamo, C.; Ernzerhof, M.; Scuseria, G. E. J Chem Phys 2000, 112, 2643.
29. Cohen, A. J.; Handy, N. C. Chem Phys Lett 2000, 316, 160.
30. Boese, A. D.; Martin, J. M. L; Handy, N. C. J Chem Phys 2003, 119, 3005.
31. Boese, A. D.; Martin, J. M. L. J Chem Phys 2004, 121, 3405.
32. Zhao, Y.; Pu, J.; Lynch, B. J.; Truhlar, D. G. Phys Chem Chem Phys 2004. 6, 673.
33. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J Chem Phys A 2004, 108, 6908.
34. Xu, X.; Goddard, W. A., III. J Chem Phys 2004, 121, 4068.
35. Xu, X.; Goddard, W. A., III. J Phys Chem A 2004, 108, 2305.
36. Sancho-García, J. C.; Cornil, J. J Chem Phys 2004, 121, 3096.
37. Andersson, S.; Grüning, M. J Phys Chem A 2004, 108, 7621.
38. Tao, J.; Perdew, J. P.; Staroverov, V. N.; Scuseria, G. E. Phys Rev Lett 2003, 91, 146401.
39. Xu, X.; Zhang, Q.; Muller, R. P.; Goddard, W. A., III. J Chem Phys 2005. 122, 014105.
40. Russo, T. V.; Martin, R. L.; Hay, P. J. J Chem Phys 1994, 101, 7729.
41. Yanagisawa, S.; Tsuneda, T.; Hirao, K. J Chem Phys 2000, 112, 545.
42. Bauschlicher, C. W., Jr.; Gutsev, G. L. Theor Chem Acc 2002, 108, 27.
43. Matveev, A.; Staufer, M.; Mayer, M.; Rösch, N. Int J Quantum Chem 1999, 75, 863.
44. Baerends, E. J.; Branchadell, V.; Sodupe, M. Chem Phys Lett 1997, 265, 481.
45. Dalmázio, I.; Duarte, H. A. J Chem Phys 2001, 115, 1747.
46. Nakao, H.; Hirao, K. J Chem Phys 2001, 114, 7935.
47. Baker, J.; Pulay, P. J Comput Chem 2003, 24, 1184.
48. Mitin, A. V.; Baker, J.; Pulay, P. J Chem Phys 2003, 118, 7775.
49. Swart, M.; Groenhof, A. R.; Ehlers, A. W.; Lammertsma, K. J Phys Chem A 2004, 108, 5479.
50. Ren, C.-Y.; Jeng, H.-T.; Hsue, C.-S. Phys Rev B 2002, 66, 125105.
51. Gutsev, G. L.; Mochena, M. D.; Jena, P.; Bauschlicher, C. W., Jr.; Partridge, H. J., III. Chem Phys 2004, 121, 6785.
52. Gutsev, G. L.; Andrews, L.; Bauschlicher, C. W., Jr. Theor Chem Ace 2003, 109, 298.
53. Bauschlicher, C. W., Jr.; Gutsev, G. L. Theor Chem Ace 2002, 107, 309.
54. Gutsev, G. L.; Bauschlicher, C. W., Jr. J Phys Chem A 2003, 107, 4755.
55. Barden, C. J.; Rienstra-Kiracofe, J. C.; Schaefer, H. F., III. J Chem Phys 2000, 113, 690.
56. Curtiss, L. A.; Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A. J Chem Phys 1991, 94, 7221.
57. Moore, C. E. Atomic Energy Levels, NSRDS-NBS, Circular No. 467; Natl Bur Stand (US): Washington, DC, 1949.
58. Salahub, D. R. In Ab Initio Methods in Quantum Chemistry-II, Adv Chem Phys; Lawley, K. P., Ed.; Wiley: Chichester, 1987, p. 447.
59. Fertig, H. A.; Kohn, W. Phys Rev A 2000, 62, 052511.
60. Becke, A. D. J Chem Phys 2002, 117, 6935.
61. Cohen, A. J.; Handy, N. C.; Roos, B. O. Phys Chem Chem Phys 2004, 6, 2928.
62. Averill, F. W.; Painter, G. S. Phys Rev B 1992, 46, 2498.
63. Kutzler, F. W.; Painter, G. S. Phys Rev Lett 1987, 59, 1285.
64. Boese, A. D.; Holthausen, M. C., work in progress.
65. Bauschlicher, C. W., Jr.; Langhoff, S. R.; Partridge, H. In Modern Electronic Structure Theory; Yarkony, D. R. Ed.; World Scientific: Singapore, 1995, p. 1280.
66. Frenking, G.; Fröhlich, N. Chem Rev 2000, 100, 717.
67. Szilagyi, R. K.; Metz, M.; Solomon, E. I. J Phys Chem A 2002, 106, 2994.
68. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. J. A.; 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.; Klene, 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: Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
69. Pulay, P. J Comput Chem 1982, 3, 556.
70. Bacskay, G. B. Chem Phys 1981, 61, 385.
71. Rassolov, V. A.; Pople, J. A.; Ratner, M. A.; Windus, T. L. J Chem Phys 1998, 109, 1223.
72. Raghavachari, K.; Trucks, G. W. J Chem Phys 1989, 91, 1062.
73. Wachters, A. J. H. J Chem Phys 1970, 52, 1033.
74. Hay, P. J. J Chem Phys 1977, 66, 4377.
75. Bauschlicher, C. W., Jr.; Langhoff, S. R.; Barnes, L. A. J Chem Phys 1989, 91, 2399.
76. Stewart, R. F. J Chem Phys 1970, 52, 431.
77. Schäfer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J Chem Phys 1992, 97, 2571.
78. Schäfer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J Chem Phys 1994, 100, 5829.
79. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J Chem Phys 1985, 82, 270.
80. Dolg, M.; Wedig, U.; Stoll, H.; Preuss, H. J Chem Phys 1987, 86, 866.
81. Ziegler, T.; Rauk, A.; Baerends, E.J. Theor Chim Acta 1977, 43, 261.
82. Baerends, E. J.; Branchadell, V.; Sodupe, M. Chem Phys Lett 1997, 265, 481.
83. Hay, P. J. J Chem Phys 1977, 66, 4377.
84. Philipsen, P. H. T.; Baerends, E. J. Phys Rev B 1996, 54, 5326.
85. Slater, J. C. Quantum Theory of Molecules and Solids; McGraw-Hill: New York, 1974, vol. 4.
86. Vosko, S. J.; Wilk, L.; Nusair, M. Can J Phys 1980, 58, 1200.
87. Dirac, P. A. M. Proc Cambridge Philos Soc 1930, 26, 376.
88. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys Rev 1965, 140, A1133.
89. Ziegler, T.; Li, J. Can J Chem 1994, 72, 783.
90. Holthausen, M. C.; Heinemann, C.; Cornehl, H. H.; Koch, W.; Schwarz, H. J Chem Phys 1995, 102, 4931.
91. Holthausen, M. C.; Mohr, M.; Koch, W. Chem Phys Lett 1995, 240, 245.
92. Douglas, M.; Kroll, N. M. Ann Phys (NY) 1974, 82, 89.
93. Hess, B. A. Phys Rev A 1985, 32, 756.
94. Hess, B. A. Phys Rev A 1986, 33, 3742.
95. Jansen, G.; Hess, B. A. Phys Rev A 1989, 39, 6016.
96. Ziegler, T. Chem Rev 1991, 91, 651.
97. Becke, A. D. Phys Rev A 1988, 38, 3098.
98. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys Rev B 1988, 37, 785.
99. Handy, N. C.; Cohen, A. J. Mol Phys 2001, 99, 403.
100. Hoe, W.-M.; Cohen, A. J.; Handy, N. C. Chem Phys Lett 2001, 341, 319.
101. Baker, J.; Pulay, P. J Chem Phys 2002, 117, 1441.
102. Perdew, J. B.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.; Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys Rev B 1992, 46, 6671.
103. Perdew, J. B.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.; Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys Rev B 1992, 46, 6671.
104. Perdew, J. B.; Burke, K.; Wang, Y. Phys Rev B 1996, 54, 16533.
105. Perdew, J. B.; Burke, K.; Wang, Y. Phys Rev B 1998, 54, 16533.
106. Adamo, C.; Barone, V. J Chem Phys 1998, 108, 664.
107. Perdew, J. B.; Burke, K.; Emzerhof, M. Phys Rev Lett 1996, 77, 3865.
108. Hamprecht, F. A.; Cohen, A. J.; Tozer, D. J.; Handy, N. C. J Chem Phys 1998, 109, 6264.
109. Boese, A. D.; Handy, N. C. J Chem Phys 2001, 114, 5497.
110. Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J Phys Chem 1994, 98, 11623.
111. Becke, A. D. J Chem Phys 1993, 98, 5648.
112. Ernzerhof, M. Chem Phys Lett 1996, 263, 499.
113. Adamo, C.; Barone, V. Chem Phys Lett 1997, 274, 242.
114. Schmider, H. L.; Becke, A. D. J Chem Phys 1998, 108, 9624.
115. Wilson, P. J.; Bradley, T. J.; Tozer, D. J. J Chem Phys 2001, 115, 9233.
116. Becke, A. D. J Chem Phys 1997, 107, 8554.
117. Chermette, H.; Razaflnjanahary, H.; Carrion, L. J Chem Phys 1997, 107, 10643.
118. Salzner, U.; Pickup, P. G.; Poirier, R. A.; Lagowski, J. B. J Phys Chem A 1998, 102, 2572.
119. Ernzerhof, M.; Scuseria, G. E. J Chem Phys 1999, 110, 5029.
120. Becke, A. D. J Chem Phys 1993, 98, 1372.
121. Becke, A. D. J Chem Phys 1996, 104, 1040.
122. Lynch, B. J.; Fast, P. L.; Harris, M.; Truhlar, D. G. J Phys Chem A 2000, 104, 4811.
123. Lynch, B. J.; Truhlar, D. G. J Phys Chem A 2001, 105, 2936.
124. Staroverov, V. N.; Scuseria, G. E.; Tao, J.; Perdew, J. B. J Chem Phys 2003, 119, 12129.
125. Jaramillo, J.; Scuseria, G. E. J Chem Phys 2003, 118, 1068.
126. Reiher, M. Inorg Chem 2002, 41, 6928.
127. Flükiger, P.; Lüthi, H. P.; Portmann, S.; Weber, J. Molekel 4.2; Manno, Switzerland 2000-2002.
128. Portmann, S.; Lüthi, H. P. Chimia 2000, 54, 766.