Simulating fluid-phase equilibria of water from first principles

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 110, Issue 2, 2006, Pages 640-646

  McGrath, Matthew J ^a,b   Siepmann, J Ilja ^a,b   Kuo, I Feng W ^b   Mundy, Christopher J ^b   Vandevondele, Joost ^a,b,c,d,e   Hutter, Jürg ^c   Mohamed, Fawzi ^e   Krack, Matthias ^e  

^a UNIVERSITY OF MINNESOTA   (United States)

^b LAWRENCE LIVERMORE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

^d UNIVERSITY OF ZURICH   (Switzerland)

^e ETH ZURICH   (Switzerland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DIPOLE MOMENT; MONTE CARLO ALGORITHM; WATER REPRESENTATION;

ALGORITHMS; ELECTRONIC PROPERTIES; HYDROGEN BONDS; MONTE CARLO METHODS; TEMPERATURE DISTRIBUTION; WATER;

PHASE EQUILIBRIA;

EID: 31544446315     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp0535947     Document Type: Article

References (66)

1. Stillinger, F. H. Science 2004, 209, 451.
2. Hansen, J. P.; McDonald, I. R. Theory of Simple Liquids, 2nd ed.; Academic Press: New York, 1986.
3. Guillot, B. J. Mol. Liq. 2002, 101, 219.
4. Barker, J. P.; Watts, R. O. Chem. Phys. Lett. 1969, 3, 144.
5. de Pablo, J. J.; Prausnitz, J. M.; Strauch, H. J.; Cummings, P. T. J. Chem. Phys. 1990, 93, 7355.
6. Sans, E.; Vega, C.; Abascal, J. L. F.; MacDowell, L. G. Phys. Rev. Lett. 200492, 5701.
7. Keutsch, F. N.; Saykally, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 10533.
8. Chen, B.; Siepmann, J. I.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. A 2005, 109, 1137.
9. Cavazzoni, C.; Chiarotti, G. L.; Scandolo, S.; Tosatti, E.; Bernasconi, M.; Parrinello, M. Science 1999, 283, 44.
10. Goncharov, A. F.; Goldman, N.; Fried, L. E.; Crowhurst, J. C.; Kuo, I-F. W.; Mundy, C. J.; Zaug, J. M. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 5508.
11. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471.
12. Laasonen, K.; Sprik, M.; Parrinello, M.; Car, R. J. Chem. Phys. 1993, 99, 9080.
13. Silvestrelli, P. L.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1999, 111, 3572.
14. Hura, G.; Russo, R.; Glaeser, R. M.; Head-Gordon, T.; Krack, M.; Parrinello, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 1981.
15. Grossman, J. C.; Schwegler, E.; Draeger, E. W.; Gygi, F.; Galli, G. J. Chem. Phys. 2004, 120, 300.
16. Schwegler, E.; Grossman, J. C.; Gygi, F.; Galli, G. J. Chem. Phys. 2004 121, 5400.
17. Sit, P. H.-L.; Marzari, N. J. Chem. Phys. 2005, 122, 204510.
18. Fernandez-Serra, M. V.; Artacho, E. J. Chem. Phys. 2004, 121, 11136.
19. Kuo, I-F. W.; Mundy, C. J.; McGrath, M. J.; Siepmann, J. I.; VandeVondele, J.; Sprik, M.; Hutter, J.; Chen, B.; Klein, M. L.; Mohamed, F.; Krack, M.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 12990.
20. Kuo, I-F. W.; Mundy, C. J.; McGrath, M. J.; Siepmann, J. I.; J. Phys. Chem. B, in preparation.
21. 27,35 point to a significant underestimation of the ambient equilibrium density for the BLYP functional, and this substantial decrease in density results in significant structural changes as compared to simulations done at the experimental density (i.e., elevated pressure for the DFT model).
22. Fois, E. S.; Sprik, M.; Parrinello, M. Chem. Phys. Lett. 1994, 22.3, 411.
23. Boero, M.; Terakura, K.; Ikeshoji, T.; Liew, C. C.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 3245.
24. Boero, M.; Terakura, K.; Ikeshoji, T.; Liew, C. C.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 2001, 115, 2219.
25. Geissler, P. L.; Dellago, C.; Chandler, D.; Hutter, J.; Parrinello, M. Science 2001, 291, 2121.
26. Tuckerman, M. E.; Marx, D.; Parrinello, M. Nature 2002, 417, 925.
27. Kuo, I-F. W.; Mundy, C. J. Science 2004, 303, 658.
28. Asthagiri, D.; Pratt, L. R.; Kress, J. D. Phys. Rev. E 2003, 68, 041505.
29. Thomson, K. T.; Wentzcovitch, R. M.; Bukowinski, M. S. T. Science 1996, 274, 1880.
30. Vocadlo, L.; Alfe, D.; Gillan, M. J.; Wood, I. G.; Brodholt, J. P.; Price G. D. Nature 2003, 424, 536.
31. Panagiotopoulos, A. Z. Mol. Phys. 1987, 61, 813.
32. Lippert, G.; Hutter, J.; Parrinello, M. Mol. Phys. 1997, 92, 477.
33. VandeVondele, J.; Krack, M.; Mohamed, F.; Parrinello, M.; Chassaing, T.; Hutter, J. Comput. Phys. Comm. 2005, 167 103.
34. McDonald, I. R. Mol. Phys. 1972, 23, 41.
35. McGrath, M. J.; Siepmann, J. I.; Kuo, I-F. W.; Mundy, C. J.; VandeVondele, J.; Hutter, J.; Mohamed, F.; Krack, M. ChemPhysChem 2005, 6, 1849.
36. Siepmann, J. I.; Frenkel, D. Mol. Phys. 1992, 75, 59.
37. Smit, B.; Karaborni, S.; Siepmann, J. I. J. Chem. Phys. 1995, 102, 2126.
38. McGrath, M. J.; Siepmann, J. I.; Kuo, I-F. W.; Mundy, C. J.; VandeVondele, J.; Sprik, M.; Hutter, J.; Mohamed, F.; Krack, M.; Parrinello, M. Comput. Phys. Comm. 2005, 169, 289.
39. Izvekov, S.; Parrinello, M.; Burnham, C. J.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2004, 120, 10896.
40. Vlugt, T. J. H.; Martin, M. G.; Smit, B.; Siepmann, J. I.; Krishna, R. Mol. Phys. 1998, 94, 727.
41. Silvestrelli, P. L.; Bernasconi, M.; Parrinello, M. Chem. Phys. Lett. 1997, 277, 478.
42. Gregory, J. K.; Clary, D. C.; Liu, K.; Brown, M. G.; Saykally, R. J. Science 1997, 275, 814.
43. Chen, B.; Potoff, J. J.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 2378.
44. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
45. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
46. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. C. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
47. Goedecker, S.; Teter, M.; Hutter, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 1703.
48. Hartwigsen, C.; Goedecker, S.; Hutter, J. Phys. Rev. B 1998, 58, 3641.
49. Boese, A. D.; Martin, J. M. L.; Handy, N. C. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3005.
50. Shinoda, W.; Shiga, M. Phys. Rev. E 2005, 71, 041204.
51. Mantz, Y. A.; Chen, B.; Martyna, G. J. Chem. Phys. Lett. 2005, 405, 294.
52. Balog, E.; Hughes, A. L.; Martyna, G. J. J. Chem. Phys. 2000, 112, 870.
53. 39).
54. NIST Chemistry Webbook (http://webbook.nist.gov).
55. VandeVondele, J.; Mohamed, F.; Krack, M.; Hutter, J.; Sprik, M.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 2005, 122, 014515.
56. Dahlke, E. E.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15677.
57. Wernet, Ph.; Nordlund, D.; Bergmann, U.; Cavalleri, M.; Odelius, M.; Ogasawara, H.; Näslund, L. Å.; Hirsch, T. K.; Ojamäe, L.; Glatzel, P.; Petterson, L. G. M.; Nilsson, A. Science 2004, 304, 995.
58. Smith, J. D., Cappa, C. D.; Wilson, K. R.; Messer, B. M.; Cohen, R. C.; Saykally, R. J. Science 2004, 306, 851.
59. Marzari, N.; Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1997, 56, 12847.
60. King-Smith, R. D.; Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1993, 47, 1651.
61. Badyal, Y. S.; Saboungi, M.-L.; Price, D. L.; Shastri, S. D.; Haeffner, D. R.; Soper, A. K. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9206.
62. Dang, L. X. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 620.
63. Chen, B.; Xing, J.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 2391.
64. Paricaud, P.; Predota, M.; Chialvo, A. A.; Cummings, P. T. J. Chem. Phys. 2005, 122, 244511.
65. Laasonen, K.; Sprik, M.; Parrinello, M. In Ultrafast Reaction Dynamics and Solvent Effects; Gauduel, Y., Rossky, P. J., Eds.; AIP Conference Proceedings Vol. 298; AIP: New York, 1994; p 87.
66. Anderson, P. W. Phys. Rev. 1958, 109, 1492.