Density functional theory for charge transfer: The nature of the N-bands of porphyrins and chlorophylls revealed through CAM-B3LYP, CASPT2, and SAC-CI calculations

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 110, Issue 31, 2006, Pages 15624-15632

  Cai, Zheng Li ^a   Crossley, Maxwell J ^a   Reimers, Jeffrey R ^a   Kobayashi, Rika ^b   Amos, Roger D ^b  

^a UNIVERSITY OF SYDNEY   (Australia)

^b AUSTRALIAN NATIONAL UNIVERSITY   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOTECHNOLOGY; CHEMICAL BONDS; CHLOROPHYLL; CURRENT DENSITY; PORPHYRINS; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; THERMODYNAMICS;

MOLECULAR ORBITALS; POLYENES; PYRROLE RINGS; RYDBERG TRANSITIONS;

CHARGE TRANSFER;

EID: 33748375173     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp063376t     Document Type: Article

References (69)

1. Tozer, D. J.; Amos, R. D.; Handy, N. C.; Roos, B. O.; Serrano-Andres, L. Mol. Phys. 1999, 97, 859.
2. Dreuw, A.; Head-Gordon, M. Chem. Rev. 2005, 105, 4009.
3. Bauernschmitt, R.; Ahlrichs, R. Chem. Phys. Lett. 1996, 256, 454.
4. Casida, M. E.; Casida, K. C.; Salahub, D. R. Int. J. Quantum Chem. 1998, 70, 933.
5. Casida, M. E.; Jamorski, C.; Casida, C. K.; Salahub, D. R. J. Chem. Phys. 1998, 108, 4439.
6. Casida, M. E.; Gutierrez, F.; Guan, J.; Gadea, F.-X.; Salahab, D.; Daudey, J.-P. J. Chem. Phys. 2000, 113, 7062.
7. Jamorski, C.; Casida, M. E.; Salahab, D. R. J. Chem. Phys. 1996, 104, 5134.
8. Dreuw, A.; Head-Gordon, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4007.
9. Gritsenko, O. V.; Schipper, P. R. T.; Baerends, E. J. Chem. Phys. Lett. 1999, 302, 199.
10. Tozer, D. J.; Handy, N. C. J. Chem. Phys. 1998, 109, 10180.
11. Spielfiedel, A.; Handy, N. C. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 2383.
12. Cai, Z.-L.; Sendt, K.; Reimers, J. R. J. Chem. Phys. 2002, 117, 5543.
13. Dahlbom, M. G.; Reimers, J. R. Mol. Phys. 2005, 103, 1057.
14. Champagne, B.; Perpáte, E. A.; van Gisbergen, S. J. A.; Baerends, E. J.; Snijders, J. D.; Soubra-Ghauoi, C.; Robins, K. A.; Kirtman, B. J. Chem. Phys. 1998, 109, 10489.
15. van Gisbergen, S. J. A.; Schipper, P. R. T.; Gritensko, O. V.; Baerends, E. J.; Snijders, J. D.; Champagne, B.; Kirtman, B. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 694.
16. de Boeij, P. L.; Kootstra, F.; Berger, J. A.; van Leeuwen, R.; Snijders, J. G. J. Chem. Phys. 2001, 115, 1995.
17. Reimers, J. R.; Cai, Z.-L.; Bilic, A.; Hush, N. S. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2003, 1006, 235.
18. Tozer, D. J. J. Chem. Phys. 2000, 112, 3507.
19. Wu, Q.; Ayers, P. W.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2003, 119, 2978.
20. Tawada, Y.; Tsuneda, T.; Yanagisawa, S.; Yanai, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8425.
21. van Leeuwen, R.; Baerends, E. J. Phys. Rev. A 1994, 49, 2421.
22. Cai, Z.-L.; Tozer, D. J.; Reimers, J. R. J. Chem. Phys. 2000, 113, 7084.
23. Schipper, P. R. T.; Gritsenko, O. V.; van Gisbergen, S. J. A.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 1999, 112, 1344.
24. van Faassen, M.; de Boeij, P. L.; van Leeuwen, R.; Berger, J. A.; Snijders, J. G. J. Chem. Phys. 2003, 118, 1044.
25. Yanai, T.; Tew, D. P.; Handy, N. C. Chem. Phys. Lett. 2004, 393, 51.
26. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
27. Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623.
28. van Faassen, M.; de Boeij, P. L. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8353.
29. Ullrich, C. A.; Burke, K. J. Chem. Phys. 2004, 121, 28.
30. Peach, M. J. G.; Helgaker, T.; Salek, P.; Keal, T. W.; Lutnaes, O. B.; Tozer, D. J.; Handy, N. C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 558.
31. Kobayashi, R.; Amos, R. D. Chem. Phys. Lett. 2006, 420, 106.
32. Perdew, J. P.; Zunger, A. Phys. Rev. B 1981, 23, 5048.
33. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822.
34. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244.
35. Gouterman, M. J. Mol. Spectrosc. 1961, 6, 138.
36. Edwards, L.; Dolphin, D. H.; Gouterman, M.; Adler, A. D. J. Mol. Spectrosc. 1971, 38, 16.
37. Hush, N. S.; Dyke, J. M.; Williams, M. L.; Woolsey, I. S. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1974, 4, 395.
38. Sendt, K.; Johnston, L. A.; Hough, W. A.; Crossley, M. J.; Hush, N. S.; Reimers, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9299.
39. Nakatsuji, H.; Hasegawa, J.; Hada, M. J. Chem. Phys. 1996, 104, 2321.
40. Tokita, Y.; Hasegawa, J.; Nakatsuji, H. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1843.
41. Hasegawa, J.; Ozeki, Y.; Ohkawa, K.; Hada, M.; Nakatsuji, H. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 1320.
42. Merchàn, M.; Ortí, E.; Roos, B. O. Chem. Phys. Lett. 1994, 226, 27.
43. Serrano-Andrés, L.; Merchàn, M.; Rubio, M.; Roos, B. O. Chem. Phys. Lett. 1998, 295, 195.
44. Gwaltney, S. R.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1998, 108, 6790.
45. Parusel, A. B. J.; Grimme, S. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5395.
46. Parusel, A. B. J.; Grimme, S. J. Porphyrins Phthalocyanines 2001, 5, 225.
47. Parusel, A. B. J.; Ghosh, A. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 2504.
48. Parusel, A. B. J.; Grimme, S. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 5395.
49. van Gisbergen, S. J. A.; Rosa, A.; Ricciardi, G.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 1999, 111, 2499.
50. Fragata, M.; Norden, B.; Kuracsev, T. Photochem. Photobiol. 1988, 47, 133.
51. Nordén, B.; Fragata, M.; Kuracsev, T. Aust. J. Chem. 1992, 45, 1559.
52. Umetsu, M.; Wang, Z.-Y.; Kobayashi, M.; Nozawa, T. Biochim. Biophys. Acta 1999, 1410, 19.
53. Sundholm, D. Chem. Phys. Lett. 1999, 302, 480.
54. Sundholm, D. Chem. Phys. Lett. 2000, 317, 545.
55. Dreuw, A.; Fleming, G. R.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 6500.
56. Canfield, P.; Dahlbom, M. G.; Reimers, J. R.; Hush, N. S. J. Chem. Phys. 2006, 124, 024301.
57. Kjellberg, P.; He, Z.; Pullerits, T. J. Phys. Chem. B 2003, 108, 13737.
58. te Velde, G.; Baerends, E. J. J. Comput. Phys. 1992, 99, 84.
59. Baerends, E. J. ADF2005.1; SCM, Theoretical Chemistry, Vrije University: Amsterdam, 2005.
60. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, Jr. 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.; Bakken, V.; 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 Development Version, revison D.02; Gaussian, Inc.: Wallingford CT, 2004.
61. Andersson, K.; Barysz, M.; Bernhardsson, A.; Blomberg, M. R. A.; Carissan, Y.; Cooper, D. L.; Cossi, M.; Fleig, T.; Falscher, M. P.; Gagliardi, L.; de Graaf, C.; Hess, B. A.; Karlström, G.; Lindh, R.; Malmqvist, P.-Å.; Neogrády, P.; Olsen, J.; Roos, B. O.; Schimmelpfennig, B.; Schütz, M.; Seijo, L.; Serrano-Andrés, L.; Siegbahn, P. E. M.; Stålring, J.; Thorsteinsson, T.; Veryazov, V.; Wierzbowska, M.; Widmark, P.-O. Molcas, version 5.2; Lund University: Lund, Sweden, 2001.
62. Nakatsuji, H. Chem. Phys. Lett. 1979, 67, 329.
63. Stratmann, R. C.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 8218.
64. Fiedor, L.; Stasiek, M.; Mysliwa-Kurdziel, B.; Strazalka, K. Photosynth. Res. 2003, 78, 47.
65. Limantara, L.; Sakamoto, S.; Koyama, Y.; Nagae, J. Photochem. Photobiol. 1997, 65, 330.
66. Solomon, G. C.; Reimers, J. R.; Hush, N. S. J. Chem. Phys. 2004, 121, 6615.
67. Kim, B. F.; Bohandy, J. J. Mol. Spectrosc. 1978, 73, 332.
68. Nagashima, U.; Takada, T.; Ohno, K. J. Chem. Phys. 1986, 85, 4524.
69. Rimington, C.; Mason, S. F.; Kennard, O. Spectrochim. Acta 1958, 12, 65.