Dynamical properties of liquid water from ab initio molecular dynamics performed in the complete basis set limit

Journal of Chemical Physics

Volumn 126, Issue 16, 2007, Pages

  Lee, Hee Seung ^a   Tuckerman, Mark E ^a,b  

^a NEW YORK UNIVERSITY   (United States)

^b NEW YORK UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO MOLECULAR DYNAMICS (AIMD) SIMULATION; DYNAMICAL PROPERTIES; INFRARED SPECTRUM; RELAXATION DYNAMICS;

CORRELATION METHODS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DIFFUSION; ELECTRONIC STRUCTURE; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR ORBITALS; RELAXATION PROCESSES;

WATER ANALYSIS;

EID: 34247627604     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.2718521     Document Type: Article

References (135)

1. D. Eisenberg and W. Kauzmann, The Structure and Properties of Water (Oxford University Press, New York, 1969).
2. I. Ohmine and H. Tanaka, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 93, 2545 (1993).
3. J. R. Errington and P. G. Debenedetti, Nature (London) 409, 318 (2001).
4. H. J. C. Berendsen, J. P. M. Postma, W. F. van Gunsteren, and J. Hermans, in Intermolecular Forces, edited by, B. Pullman, (Reidel, Dordrecht, 1981), pp. 331-342.
5. W. L. Jorgensen, J. Chandrasekhar, J. D. Madura, R. W. Impey, and M. L. Klein, J. Chem. Phys. 79, 926 (1983).
6. H. J. C. Berendsen, J. R. Grigera, and T. P. Straatsma, J. Phys. Chem. 91, 6269 (1987).
7. M. W. Mahoney and W. L. Jorgensen, J. Chem. Phys. 112, 8910 (2000).
8. B. Chen, J. Xing, and J. I. Siepmann, J. Phys. Chem. B 104, 2391 (2000).
9. M. W. Mahoney and W. L. Jorgensen, J. Chem. Phys. 114, 363 (2001).
10. C. Vega, E. Sanz, and J. L. F. Abascal, J. Chem. Phys. 122, 114507 (2005).
11. G. S. Fanourgakis and S. S. Xantheas, J. Phys. Chem. A 110, 4100 (2006).
12. M. C. Payne, M. P. Teter, D. C. Allan, T. A. Arias, and J. D. Joannopoulos, Rev. Mod. Phys. 64, 1045 (1992).
13. R. Car and M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 55, 2471 (1985).
14. G. Galli and M. Parrinello, Computer Simulation in Chemical Physics (Kluwer, Boston, 1993), Vol. 397, p. 261.
15. D. Marx and J. Hutter, in Modern Methods and Algorithms of Quantum Chemistry, NIC Series Vol. 1, edited by, J. Grotendorst, (John von Neuman Institut für Computing, Forschungszentrum, Jülich, 2000), pp. 301-449.
16. M. E. Tuckerman, J. Phys.: Condens. Matter 14, R1297 (2002).
17. M. Sprik, J. Hutter, and M. Parrinello, J. Chem. Phys. 1142, 105 (1996).
18. P. L. Silvestrelli and M. Parrinello, J. Chem. Phys. 111, 3572 (1999).
19. S. Izvekov and G. A. Voth, J. Chem. Phys. 116, 10372 (2002).
20. D. Asthagiri, L. R. Pratt, and J. D. Kress, Phys. Rev. E 68, 041505 (2003).
21. B. Chen, I. Ivanov, M. L. Klein, and M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 91, 215503 (2003).
22. I. F. W. Kuo, C. J. Mundy, M. J. McGrath, J. Phys. Chem. B 108, 12990 (2004).
23. M. Allesch, E. Schwegler, F. Gygi, and G. Galli, J. Chem. Phys. 120, 5192 (2004).
24. J. G. Grossman, E. Schwegler, E. W. Draeger, F. Gygi, and G. Galli, J. Chem. Phys. 120, 300 (2004).
25. E. Schwegler, J. C. Grossman, F. Gygi, and G. Galli, J. Chem. Phys. 121, 5400 (2004).
26. M. V. Fernándex-Serra and E. Artacho, J. Chem. Phys. 121, 11136 (2004).
27. P. H.-L. Sit and N. Marzari, J. Chem. Phys. 122, 204510 (2005).
28. J. VandeVondele, F. Mohamed, M. Krack, J. Hutter, M. Sprik, and M. Parrinello, J. Chem. Phys. 122, 014515 (2005).
29. M. Sharma, R. Resta, and R. Car, Phys. Rev. Lett. 95, 187401 (2005).
30. Y. A. Mantz, B. Chen, and G. J. Martyna, J. Phys. Chem. B 110, 3540 (2006).
31. M. J. McGrath, J. I. Siepmann, I. F. W. Kuo, C. J. Mundy, J. Vande Vondele, J. Hutter, F. Mohamed, and M. Krack, J. Phys. Chem. A 110, 640 (2006).
32. T. Todorova, A. P. Seitsonen, J. Hutter, I. F. W. Kuo, and C. J. Mundy, J. Phys. Chem. B 110, 3685 (2006).
33. H.-S. Lee and M. E. Tuckerman, J. Chem. Phys. 125, 154507 (2006).
34. K. Laasonen and M. Klein, J. Am. Chem. Soc. 116, 11620 (1994).
35. M. E. Tuckerman, K. Laasonen, M. Sprik, and M. Parrinello, J. Chem. Phys. 103, 150 (1995).
36. M. E. Tuckerman, K. Laasonen, M. Sprik, and M. Parrinello, J. Phys. Chem. 99, 5749 (1995).
37. K. Laasonen and M. Klein, Mol. Phys. 88, 135 (1996).
38. K. Laasonen and M. L. Klein, J. Phys. Chem. A 101, 98 (1997).
39. D. Marx, M. E. Tuckerman, J. Hutter, and M. Parrinello, Nature (London) 397, 601 (1999).
40. S. Izvekov and G. A. Voth, J. Chem. Phys. 123, 044505 (2005).
41. A. J. Sillanpaa, C. Simon, M. L. Klein, and K. Laasonen, J. Phys. Chem. B 106, 11315 (2002).
42. R. Iftimie and M. E. Tuckerman, Angew. Chem., Int. Ed. 45, 1144 (2006).
43. J.-G. Lee, E. Asciutto, V. Barbin, C. Sagui, T. Darden, C. Roland, J. Phys. Chem. B 110, 2325 (2006).
44. I. Ivanov, B. Chen, S. Raugei, and M. L. Klein, J. Phys. Chem. B 110, 6365 (2006).
45. M. Tuckerman, D. Marx, and M. Parrinello, Nature (London) 417, 925 (2002).
46. B. Chen, I. Ivanov, J. M. Park, M. Parrinello, and M. L. Klein, J. Phys. Chem. B 106, 12006 (2002).
47. Z. Zhu and M. E. Tuckerman, J. Phys. Chem. B 106, 8009 (2002).
48. D. Asthagiri, L. R. Pratt, J. D. Kress, and M. A. Gomez, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 7229 (2004).
49. M. Tuckerman, A. Chandra, and D. Marx, Acc. Chem. Res. 39, 151 (2006).
50. G. Corongiu and E. Clementi, J. Chem. Phys. 97, 2030 (1992).
51. G. Corongiu and E. Clementi, J. Chem. Phys. 97, 8818 (1992).
52. A. Famulari, R. Specchio, M. Sironi, and M. Raimondi, J. Chem. Phys. 108, 3296 (1998).
53. Y.-P. Liu, K. Kim, B. J. Berne, R. A. Friesner, and S. W. Rick, J. Chem. Phys. 108, 4739 (1998).
54. H. Huber, A. J. Dyson, and B. Kirchner, Chem. Soc. Rev. 28, 121 (1998).
55. C. J. Burnham and S. S. Xantheas, J. Chem. Phys. 116, 5115 (2004).
56. A. D. Becke, Phys. Rev. A 38, 3098 (1988).
57. C. Lee, W. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B 37, 785 (1988).
58. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
59. F. A. Hamprecht, A. J. Cohen, D. J. Tozer, and N. C. Handy, J. Chem. Phys. 109, 6264 (1998).
60. A. K. Soper, F. Bruni, and M. A. Ricci, J. Chem. Phys. 106, 247 (1997).
61. A. K. Soper, Chem. Phys. 258, 121 (2000).
62. G. Hura, J. M. Sorenson, R. M. Glaeser, and T. Head-Gordon, J. Chem. Phys. 113, 9140 (2000).
63. G. Hura, J. M. Sorenson, R. M. Glaeser, and T. Head-Gordon, J. Chem. Phys. 113, 9148 (2000).
64. S. S. Xantheas, J. Chem. Phys. 100, 7523 (1994).
65. S. S. Xantheas, Chem. Phys. 258, 225 (2000).
66. G. S. Fanourgakis, E. Apra, and S. S. Xantheas, J. Chem. Phys. 121, 2655 (2004).
67. E. E. Dahlke and D. G. Truhlar, J. Phys. Chem. B 110, 10595 (2006).
68. J. C. Light, I. P. Hamilton, and J. V. Lill, J. Chem. Phys. 82, 1400 (1985).
69. J. C. Light and T. Carrington, Adv. Chem. Phys. 114, 263 (2000).
70. H.-S. Lee and M. E. Tuckerman, J. Phys. Chem. A 110, 5549 (2006).
71. G. J. Martyna, M. L. Klein, and M. E. Tuckerman, J. Chem. Phys. 97, 2635 (1992).
72. M. E. Tuckerman, B. J. Berne, G. J. Martyna, and M. L. Klein, J. Chem. Phys. 99, 2796 (1993).
73. N. Troullier and J. L. Martins, Phys. Rev. B 43, 1993 (1991).
74. D. C. Rapaport, Mol. Phys. 50, 1151 (1983).
75. J. Teixeira, M.-C. Bellissent-Funel, S. H. Chen, and A. J. Dianoux, Phys. Rev. A 31, 1913 (1985).
76. S.-H. Chen and J. Teixeira, Adv. Chem. Phys. 64, 1 (1985).
77. F. Sciortino, P. H. Poole, H. E. Stanley, and S. Havlin, Phys. Rev. Lett. 64, 1686 (1990).
78. A. Luzar and D. Chandler, Nature (London) 379, 55 (1996).
79. A. Luzar and D. Chandler, Phys. Rev. Lett. 76, 928 (1996).
80. F. W. Starr, J. K. Nielsen, and H. E. Stanley, Phys. Rev. Lett. 82, 2294 (1999).
81. J. B. Asbury, B. Steinel, C. Stromberg, C. P. Lawrence, J. L. Skinner, and M. D. Fayer, J. Phys. Chem. A 108, 1107 (2004).
82. T. Steinel, J. B. Asbury, J. Zheng, and M. D. Fayer, J. Phys. Chem. A 108, 10957 (2004).
83. P. Raiteri, A. Laio, and M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 93, 087801 (2004).
84. C. J. Fecko, J. D. Evans, J. J. Loparo, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, Science 301, 1698 (2003).
85. J. E. Evans, J. J. Loparo, C. J. Fecko, S. T. Roberts, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 13019 (2005).
86. D. Laage and J. T. Hynes, Science 311, 832 (2006).
87. J. R. Errington, P. G. Debenedetti, and S. Torquato, Phys. Rev. Lett. 89, 215503 (2002).
88. I. Ohmine, J. Phys. Chem. 99, 6767 (1995).
89. H. Xu, H. A. Stern, and B. J. Berne, J. Phys. Chem. B 106, 2054 (2002).
90. J. S. Bader and B. J. Berne, J. Chem. Phys. 100, 8359 (1994).
91. R. Iftimie and M. E. Tuckerman, J. Chem. Phys. 122, 214508 (2005).
92. G. H. Wannier, Phys. Rev. 52, 191 (1937).
93. N. Marzari and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 12847, 56 (1997).
94. G. Berghold, C. J. Mundy, A. H. Romero, J. Hutter, and M. Parrinello, Phys. Rev. B 61, 10040 (2000).
95. M. Sharma, Y. D. Wu, and R. Car, Int. J. Quantum Chem. 95, 821 (2003).
96. J. W. Thomas, R. Iftimie, and M. E. Tuckerman, Phys. Rev. B 69, 125105 (2004).
97. R. Iftimie, J. W. Thomas, and M. E. Tuckerman, J. Chem. Phys. 120, 2169 (2004).
98. R. D. King-Smith and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 47, 1651 (1993).
99. R. Resta, Rev. Mod. Phys. 66, 899 (1994).
100. R. Resta, Phys. Rev. Lett. 80, 1800 (1998).
101. I.-F. W. Kuo and D. J. Tobias, J. Phys. Chem. A 106, 10969 (2002).
102. Y. Liu, D. A. Yarne, and M. E. Tuckerman, Phys. Rev. B 68, 125110 (2003).
103. J. R. Chelikowsky, N. Troullier, and Y. Saad, Phys. Rev. Lett. 72, 1240 (1994).
104. E. L. Briggs, D. J. Sullivan, and J. Bernholc, Phys. Rev. B 54, 14362 (1996).
105. T. L. Beck, Rev. Mod. Phys. 72, 1041 (2000).
106. G. B. Bachelet, D. R. Hamann, and M. Schlüter, Phys. Rev. B 26, 4199 (1982).
107. D. R. Hamann, Phys. Rev. B 40, 2980 (1989).
108. J. Cao and B. J. Berne, J. Chem. Phys. 91, 6359 (1989).
109. D. Frenkel and B. Smit, Understanding Molecular Simulation (Academic, New York, 2002).
110. E. H. Hardy, A. Zygar, M. D. Zeidler, M. Holz, and F. D. Sacher, J. Chem. Phys. 114, 3174 (2001).
111. B. Dünweg and K. Kremer, J. Chem. Phys. 99, 6983 (1993).
112. I.-C. Yeh and G. Hummer, J. Phys. Chem. B 108, 15873 (2004).
113. C. H. Cho, J. Urquidi, S. Singh, and G. W. Robinson, J. Phys. Chem. B 103, 1991 (1999).
114. K. R. Harris and L. A. Woolf, J. Chem. Eng. Data 49, 1064 (2004).
115. D. A. McQuarrie, Statistical Mechanics (University Science Books, Sausalito, CA, 2000).
116. B. Guillot, J. Chem. Phys. 95, 1543 (1991).
117. P. L. Silvestrelli, M. Bernasconi, and M. Parrinello, Chem. Phys. Lett. 277, 478 (1997).
118. F. J. Harris, Proc. IEEE 66, 51 (1978).
119. J. E. Bertie, M. K. Ahmed, and H. H. Eysel, J. Phys. Chem. 93, 2210 (1989).
120. H. R. Zelsmann, J. Mol. Spectrosc. 350, 95 (1995).
121. P. Tangney and S. Scandolo, J. Chem. Phys. 116, 14 (2002).
122. O. Conde and J. Teixeira, Mol. Phys. 53, 951 (1984).
123. A. Luzar, J. Chem. Phys. 113, 10663 (2000).
124. F. H. Stillinger, Adv. Chem. Phys. 31, 1 (1975).
125. A. Luzar and D. Chandler, J. Chem. Phys. 98, 8160 (1993).
126. F. Sciortino and S. L. Fornili, J. Chem. Phys. 90, 2786 (1989).
127. A. Rahman and F. H. Stillinger, J. Chem. Phys. 55, 3336 (1971).
128. M. V. Fernándex-Serra and E. Artacho, Phys. Rev. Lett. 96, 016404 (2006).
129. S. Chowdhuri and A. Chandra, Phys. Rev. E 66, 041203 (2002).
130. I. F. W. Kuo and C. J. Mundy, Science 303, 658 (2004).
131. P. Wernet, D. Nordlund, U. Bergmann, Science 304, 995 (2004).
132. S. W. Rick, S. J. Stuart, and B. J. Berne, J. Chem. Phys. 101, 6141 (1994).
133. D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 41, 7892 (1990).
134. K. Laasonen, A. Pasquarello, R. Car, C. Lee, and D. Vanderbilt, Phys. Rev. Lett. 47, 10142 (1993).
135. M. E. Tuckerman, D. A. Yarne, S. O. Samuelson, A. L. Hughes, and G. J. Martyna, Comput. Phys. Commun. 128, 333 (2000).