Insights into the structure and dynamics of a room-temperature ionic liquid: Ab initio molecular dynamics simulation studies of 1-n-butyl-3- methylimidazolium hexafluorophosphate ([bmim][PF6]) and the [bmim][PF6]-CO2 mixture

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 111, Issue 17, 2007, Pages 4477-4487

  Bhargava, B L ^a   Balasubramanian, S ^a  

^a JAWAHARLAL NEHRU CENTRE FOR ADVANCED SCIENTIFIC RESEARCH   (India)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPUTER SIMULATION; CRYSTAL STRUCTURE; HYDROGEN BONDS; MOLECULAR DYNAMICS; NEGATIVE IONS; PHOSPHATES;

OCTAHEDRAL VOIDS; SPATIAL DISTRIBUTION; SPLITTING;

IONIC LIQUIDS;

EID: 34249040788     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp068898n     Document Type: Article

References (95)

1. DeSimone, J. M.; Guan, Z.; Elsbernd, C. S. Science 1992, 257, 945.
2. Clarke, M. J.; Harrison, K. L.; Johnston, K. P.; Howdle, S. M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6399.
3. Nagashima, K.; Lee, C. T., Jr.; Xu, B.; Johnston, K. P.; DeSimone, J, M.; Johnson, C. S., Jr. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 1962.
4. Chen, B.; Siepmann, J. I.; Klein, M. L. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 9840.
5. (a) Salaniwal, S.; Cui, S. T.; Cummings, P. T.; Cochran, H. D. Langmuir 1999, 15, 5188.
6. (b) Salaniwal, S.; Cui, S. T.; Cochran, H. D.; Cummings, P. T. Langmuir 2001, 17, 1773.
7. Senapati, S.; Keiper, J. S.; DeSimone, J. M.; Wignall, G. D.; Melnichenko, Y. B.; Frielinghaus, H.; Berkowitz, M. L. Langmuir 2002, 18, 7371.
8. Welton, T. Chem. Rev. 1999, 99, 2071.
9. Earle, M. J.; Seddon, K. R. Pure Appl. Chem. 2000, 72, 1391.
10. Triolo, A.; Mandanici, A.; Russina, O.; Rodríguez-Mora, V.; Cutroni, M.; Hardacre, C.; Nieuwenhuyzen, M.; Bleif, H.; Keller, L.; Ramos, M. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 21357.
11. Berg, R. W.; Deetlefs, M.; Seddon, K. R.; Shim, I.; Thompson, J. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19018.
12. Hanke, C. G.; Price, S. L.; Lynden-Bell, R. M. Mol. Phys. 2001, 99, 801.
13. Hanke, C. G.; Atamas, N. A.; Lynden-Bell, R. M. Green Chem. 2002, 4, 107.
14. Lynden-Bell, R. M.; Atamas, N. A.; Vasilyuk, A.; Hanke, C. G. Mol. Phys. 2002, 100, 3225.
15. Lynden-Bell, R. M. Mol. Phys. 2003, 101, 2625.
16. Del-Popolo, M. G.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 1744.
17. Lynden-Bell, R. M.; Kohanoff, J.; Del Popolo, M. G. Faraday Discuss. 2005, 129, 57-6.
18. Hu, Z.; Margulis, C. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 831.
19. Yan, T.; Li, S.; Jiang, W.; Gao, X.; Xiang, B.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 1800.
20. Karmakar, R.; Samanta, A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 7340.
21. Yan, T.; Burnham, C. J.; Del Popolo, M. G.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11877.
22. Wang, Y.; Voth, G. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12192.
23. Tsuzuki, S.; Tokuda, H.; Hayamizu, K.; Watanabe, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 16474.
24. Hunt, P. A. Mol. Simul. 2006, 32, 1.
25. Koßmann, S.; Thar, J.; Kirchner, B.; Hunt, P. A.; Welton, T. J. Chem. Phys. 2006, 124, 174506.
26. Hunt, P. A.; Kirchner, B.; Welton, T. Chem-Eur. J. 2006, 12, 6762.
27. Hunt, P. A.; Gould, I. R. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 2269.
28. Bhargava, B. L.; Balasubramanian, S. J. Chem. Phys. 2005, 123, 144505.
29. Gong, L.; Guo, W.; Xiong, J.; Li, R.; Wu, X.; Li, W. Chem. Phys. Lett. 2006, 425, 167.
30. Wang, Y.; Li, H.; Han, S. J. Chem. Phys. 2006, 124, 044504.
31. (a) Wasserscheid, P. Nature 2006, 439, 797.
32. (b) Earle, M. J.; Esperanca, J. M. S. S.; Gilea, M. A.; Lopes, J. N. C.; Rebelo, L. P. N.; Magee, J. W.; Seddon, K. R.; Widegren, J. A. Nature 2006, 439, 831.
33. Blanchard, L. A.; Hancu, D.; Beckman, E. J.; Brennecke, J. F. Nature 1999, 399, 28.
34. Cole-Hamilton, D. J. Science 2003, 299, 1702.
35. Scurto, A. M.; Aki, S. N. V. K.; Brennecke, J. F, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10276.
36. Scurto, A. M.; Leitner, W. Chem. Commun. 2006, 3681.
37. Fletcher, K. A.; Baker, S. N.; Baker, G. A.; Pandey, S. New J. Chem. 2003, 27, 1706.
38. Kazarian, S. G.; Briscoe, B. J.; Welton, T. Chem. Commun. 2000, 2047.
39. Lu, J.; Liotta, C. L.; Eckert, C. A. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 3995.
40. Cadena, C.; Anthony, J. L.; Shah, J. K.; Morrow, T. I.; Brennecke, J. F.; Maginn, E. J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5300.
41. Deschamps, J.; Costa Gomes, M. F.; Pádua, A. A. H. ChemPhysChem 2004, 5, 1049.
42. Huang, X.; Margulis, C. J.; Li, Y.; Berne, B. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17842.
43. Kanakubo, M.; Umecky, T.; Hiejima, Y.; Aizawa, T.; Nanjo, H.; Kameda, Y. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 13847.
44. Kroon, M. C.; Karakatsani, E. K.; Economou, I. G.; Witkamp, G.; Peters, C. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9262.
45. Blanchard, L. A.; Gu, Z.; Brennecke, J. F. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 2437.
46. Anthony, J. L.; Maginn, E. J.; Brennecke, J. F. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 7315.
47. Kamps, A. P.; Tuma, D.; Xia, J.; Maurer, G. J. Chem. Eng. Data 2003, 48, 746.
48. Husson-Borg, P.; Majer, V.; CostaGomes, M. F. J. Chem. Eng. Data 2003, 48, 480.
49. Anthony, J. L.; Anderson, J. L.; Maginn, E. J.; Brennecke, J. F. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6366.
50. Del Pópolo, M. G.; Lynden-Bell, R. M.; Kohanoff, J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 5895.
51. Bühl, M.; Chaumont, A.; Schurhammer, R.; Wipff, G. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18591.
52. Bhargava, B. L.; Balasubramanian, S. Chem. Phys. Lett. 2006, 417, 486.
53. Raugei, S.; Klein, M. L. ChemPhysChem 2004, 5, 1569.
54. Boero, M.; Ikeshoji, T.; Liew, C. C.; Terakura, K.; Parrinello, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 6280.
55. Kirchner, B.; Seitsonen, A. P.; Hutter, J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 11475.
56. Morrone, J. A.; Haslinger, K. E.; Tuckerman, M. E. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3712.
57. Aki, S. N. V. K.; Mellein, B. R.; Saurer, E. M.; Brennecke, J. F. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 20355.
58. 6]. A value of 1.30 was chosen to arrive at the simulation density that agrees with the value that is used in ref 41.
59. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471.
60. Hutter, J.; Ballone, P.; Bernasconi, M.; Focher, P.; Fois, E.; Goedecker, S.; Marx, D.; Parrinello, M.; Tuckerman, M. E. CPMD, version 3.11.1; Max Planck Institut fuer Festkoerperforschung, Stuttgart, Germany, and IBM Zurich Research Laboratory: 1990-2006.
61. Troullier, N.; Martins, J. L. Phys. Rev. B 1991, 43, 1993.
62. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
63. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
64. Martyna, G. J.; Klein, M. L.; Tuckerman, M. E. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2635.
65. Harris, J. G.; Yung, K. H. J. Phys. Chem. 1995, 99, 12021.
66. (a) Lopes, J. N. C.; Deschamps, J.; Pádua, A. A. H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2038.
67. (b) Lopes, J. N. C.; Deschamps, J.; Pádua, A. A. H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11250.
68. Borodin, O.; Smith, G. D.; Jaffe, R. L. J. Comput. Chem. 2001, 22, 641.
69. Bhargava, B. L.; Balasubramanian, S. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10073.
70. Tuckerman, M. E.; Berne, B. J.; Martyna, G. J. Chem. Phys. 1992, 97, 1990.
71. Wannier, G. H. Phys. Rev. 1937, 52, 191.
72. Boys, S. F. Rev. Mod. Phys. 1960, 32, 296.
73. Resta, R. Rev. Mod. Phys. 1994, 66, 899.
74. Resta, R.; Sorella, S. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 370.
75. Berghold, G.; Mundy, C. J.; Romero, A. H.; Hutter, J.; Parrinello, M. Phys. Rev. B 2000, 61, 10040.
76. Resende Prado, C. E.; Del Pópolo, M. G.; Youngs, T. G. A.; Kohanoff, J. Lynden-Bell, R. M. Mol. Phys. 2006, 104, 2477.
77. (a) Choudhury, A. R.; Winterton, N.; Steiner, A.; Cooper, A. I.; Johnson, K. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16792.
78. (b) Dibrov, S. M.; Kochi, J. K. Acta Crystallogr., Sect. C: Cryst. Struct. Commun. 2006, 62, o19.
79. Guzei, I. A.; Langenhan, J. M. Acta Crystallogr., Sect. C: Cryst. Struct. Commun. 2003, 59, 195.
80. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 81st ed. Lide, D. R., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2000; Chapter 9, p 20.
81. Madden, P. A.; Wilson, M. Chem. Soc. Rev. 1996, 25, 339.
82. Margulis, C. J.; Stern, H. A.; Berne, B. J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12017.
83. Morrow, T. I.; Maginn, E. J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12807.
84. Liu, Z.; Huang, S.; Wang, W. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 12978.
85. Urahata, S. M.; Ribeiro, M. C. C. J. Chem. Phys. 2004, 120, 1855.
86. Crystal Design: Structure and Function; Desiraju, G. R. Ed.; Perspectives in Supramolecular Chemistry 7; Wiley: Chichester, U. K., 2004; p 6.
87. Kokalj, A. J. Mol. Graphics Modell. 1999, 17, 176.
88. Hardacre, C.; Holbrey, J. D.; McMath, S. E. J.; Bowron, D. T.; Soper, A. K. J. Chem. Phys. 2003, 118, 273.
89. Dong, K.; Zhang, S.; Wang, D.; Yao, X. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 9775.
90. Tong, G. S. M.; Cheung, A. S. C. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 11637.
91. Saharay, M.; Balasubramanian, S. J. Chem. Phys. 2004, 120, 9694.
92. Yan, T.; Burnham, C. J.; Del Popolo, M. G.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11877.
93. (a) Sloutskin, E.; Ocko, B. M.; Tamam, L.; Kuzmenko, I.; Gog, T.; Deutsch, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7796.
94. (b) Sloutskin, E.; Ocko, B. M.; Tamam, L.; Kuzmenko, I.; Gog, T.; Deutsch, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 18333.
95. Balasubramanian, S.; Bhargava B. L. Unpublished work.