Hydrogen bonding definitions and dynamics in liquid water

Journal of Chemical Physics

Volumn 126, Issue 20, 2007, Pages

  Kumar, R ^a   Schmidt, J R ^a   Skinner, J L ^a  

^a NONE

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

NEUTRON DIFFRACTION; RAMAN SCATTERING; TWO DIMENSIONAL; VIBRATIONAL SPECTROSCOPY; WATER; X RAY DIFFRACTION;

GEOMETRIC DEFINITIONS; MEAN FORCE; SIMPLE POINT CHARGE EXTENDED (SPCE);

HYDROGEN BONDS;

SOLVENT; WATER;

ABSORPTION; ARTICLE; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; DIMERIZATION; ELECTRON; HYDROGEN BOND; METHODOLOGY; NEUTRON; PHYSICAL CHEMISTRY; RAMAN SPECTROMETRY; TEMPERATURE; THEORETICAL MODEL; X RAY;

ABSORPTION; CHEMISTRY, PHYSICAL; COMPUTER SIMULATION; DIMERIZATION; ELECTRONS; HYDROGEN BONDING; MODELS, THEORETICAL; NEUTRONS; SOLVENTS; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN; TEMPERATURE; WATER; X-RAYS;

EID: 34249933138     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.2742385     Document Type: Article

References (131)

1. P. Ball, Life's Matrix: A Biography of Water (Farrar, Straus, and Giroux, New York, 1999).
2. Water: A Comprehensive Treatise, edited by, F. Franks, (Plenum, New York, 1972), Vol. 1.
3. F. Franks, Water (Royal Society of Chemistry, Cambridge, 1983).
4. F. H. Stillinger, Science 209, 451 (1980).
5. A. H. Narten and H. A. Levy, J. Chem. Phys. 55, 2263 (1971).
6. G. Hura, J. M. Sorenson, R. M. Glaeser, and T. Head-Gordon, J. Chem. Phys. 113, 9140 (2000).
7. A. K. Soper and M. G. Phillips, Chem. Phys. 107, 47 (1986).
8. A. K. Soper, Chem. Phys. 258, 121 (2000).
9. H. Palamarev and G. Georgiev, Vib. Spectrosc. 7, 255 (1994).
10. H. R. Wyss and M. Falk, Can. J. Chem. 48, 607 (1970).
11. W. A. Senior and R. E. Verrall, J. Phys. Chem. 73, 4242 (1969).
12. M. Falk and T. A. Ford, Can. J. Chem. 44, 1699 (1966).
13. D. E. Hare and C. M. Sorensen, J. Chem. Phys. 93, 6954 (1990).
14. J. R. Scherer, M. K. Go, and S. Kint, J. Phys. Chem. 78, 1304 (1974).
15. W. F. Murphy and H. J. Bernstein, J. Phys. Chem. 76, 1147 (1972).
16. G. E. Walrafen, J. Chem. Phys. 48, 244 (1968).
17. Z. Wang, A. Pakoulev, Y. Pang, and D. D. Dlott, J. Phys. Chem. A 108, 9054 (2004).
18. C. J. Fecko, J. J. Loparo, S. T. Roberts, and A. Tokmakoff, J. Chem. Phys. 122, 054506 (2005).
19. J. B. Asbury, T. Steinel, C. Stromberg, S. A. Corcelli, C. P. Lawrence, J. L. Skinner, and M. D. Fayer, J. Phys. Chem. A 108, 1107 (2004).
20. J. D. Smith, C. D. Cappa, K. R. Wilson, R. C. Cohen, P. L. Geissler, and R. J. Saykally, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 14171 (2005).
21. K. Hermansson, S. Knuts, and J. Lindgren, J. Chem. Phys. 95, 7486 (1991).
22. C. P. Lawrence and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 117, 8847 (2002).
23. C. P. Lawrence and J. L. Skinner, Chem. Phys. Lett. 369, 472 (2003).
24. C. P. Lawrence and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 118, 264 (2003).
25. S. A. Corcelli, C. P. Lawrence, and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 120, 8107 (2004).
26. S. A. Corcelli and J. L. Skinner, J. Phys. Chem. A 109, 6154 (2005).
27. R. Rey, K. B. Møller, and J. T. Hynes, J. Phys. Chem. A 106, 11993 (2002).
28. K. B. Møller, R. Rey, and J. T. Hynes, J. Phys. Chem. A 108, 1275 (2004).
29. T. Hayashi, T. la Cour Jansen, W. Zhuang, and S. Mukamel, J. Phys. Chem. A 109, 64 (2005).
30. P. L. Geissler, J. Am. Chem. Soc. 127, 14930 (2005).
31. E. Harder, J. D. Eaves, A. Tokmakoff, and B. J. Berne, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 11611 (2005).
32. K. R. Wilson, B. S. Rude, T. Catalano, R. D. Schaller, J. G. Tobin, D. T. Co, and R. J. Saykally, J. Phys. Chem. B 105, 3346 (2001).
33. S. Myneni, Y. Luo, L. Å. Näslund, J. Phys.: Condens. Matter 14, 213 (2002).
34. U. Bergmann, Ph. Wernet, P. Glatzel, M. Cavalleri, L. G. M. Pettersson, A. Nilsson, and S. P. Cramer, Phys. Rev. B 66, 092107 (2002).
35. J.-H. Guo, Y. Luo, A. Augustsson, J.-E. Rubensson, C. Säthe, H. Ågren, H. Siegbahn, and J. Nordgren, Phys. Rev. Lett. 89, 137402 (2002).
36. Ph. Wernet, D. Nordlund, U. Bergmann, Science 304, 995 (2004).
37. J. D. Smith, C. D. Cappa, K. R. Wilson, B. M. Messer, R. C. Cohen, and R. J. Saykally, Science 306, 851 (2004).
38. S. Kashtanov, A. Augustsson, Y. Luo, J.-H. Guo, C. Säthe, J.-E. Rubensson, H. Siegbahn, J. Nordgren, and H. Ågren, Phys. Rev. B 69, 024201 (2004).
39. L.-Å. Näslund, J. Lüning, Y. Ufuktepe, H. Ogasawara, P. Wernet, U. Bergmann, L. G. M. Pettersson, and A. Nilsson, J. Phys. Chem. B 109, 13835 (2005).
40. B. Het́nyi, F. De Angelis, P. Giannozzi, and R. Car, J. Chem. Phys. 110, 8632 (2004).
41. A. Nilsson, Ph. Wernet, D. Nordlund, U. Bergmann, M. Cavalleri, M. Odelius, H. Ogasawara, L.-Å. Näslund, T. K. Hirsch, and L. Ojamäe, Science 308, 793 (2005).
42. J. D. Smith, C. D. Cappa, B. M. Messer, R. C. Cohen, and R. J. Saykally, Science 308, 793 (2005).
43. A. K. Soper, J. Phys.: Condens. Matter 17, 3273 (2005).
44. J. D. Smith, C. D. Cappa, B. M. Messer, W. S. Drisdell, R. C. Cohen, and R. J. Saykally, J. Phys. Chem. B 110, 20038 (2006).
45. M. Odelius, M. Cavalleri, A. Nilsson, and L. G. M. Pettersson, Phys. Rev. B 73, 024205 (2006).
46. D. Prendergast and G. Galli, Phys. Rev. Lett. 96, 215502 (2006).
47. T. Head-Gordon and M. E. Johnson, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 7973 (2006).
48. Y. A. Mantz, B. Chen, and G. J. Martyna, J. Phys. Chem. B 110, 3540 (2006).
49. J. Jonas, T. DeFries, and D. J. Wilbur, J. Chem. Phys. 65, 582 (1976).
50. D. Lankhorst, J. Schriever, and J. C. Leyte, Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 86, 215 (1982).
51. J. C. Hindman, A. J. Zielen, A. Svirmicks, and M. Wood, J. Chem. Phys. 54, 621 (1971).
52. J. R. C. van der Maarel, D. Lankhorst, J. de Bleijser, and J. C. Leyte, Chem. Phys. Lett. 122, 541 (1985).
53. J. Ropp, C. Lawrence, T. C. Farrar, and J. L. Skinner, J. Am. Chem. Soc. 123, 8047 (2001).
54. G. Gallot, S. Bratos, S. Pommeret, N. Lascoux, J.-Cl. Leicknam, M. Koziński, W. Amir, and G. M. Gale, J. Chem. Phys. 117, 11301 (2002).
55. D. Laage and J. T. Hynes, Science 311, 832 (2006).
56. S. Woutersen, U. Emmerichs, and H. J. Bakker, Science 278, 658 (1997).
57. H. J. Bakker, S. Woutersen, and H.-K. Nienhuys, Chem. Phys. 258, 233 (2000).
58. H. Graener, G. Seifert, and A. Laubereau, Phys. Rev. Lett. 66, 2092 (1991).
59. R. Laenen, C. Rauscher, and A. Laubereau, Phys. Rev. Lett. 80, 2622 (1998).
60. G. M. Gale, G. Gallot, F. Hache, N. Lascoux, S. Bratos, and J.-Cl. Leicknam, Phys. Rev. Lett. 82, 1068 (1999).
61. H.-K. Nienhuys, S. Woutersen, R. A. van Santen, and H. J. Bakker, J. Chem. Phys. 111, 1494 (1999).
62. S. Bratos, G. M. Gale, G. Gallot, F. Hache, N. Lascoux, and J.-Cl. Leicknam, Phys. Rev. E 61, 5211 (2000).
63. S. Yeremenko, M. S. Pshenichnikov, and D. A. Wiersma, Chem. Phys. Lett. 369, 107 (2003).
64. J. Stenger, D. Madsen, P. Hamm, E. T. J. Nibbering, and T. Elsaesser, J. Phys. Chem. A 106, 2341 (2002).
65. J. B. Asbury, T. Steinel, K. Kwak, S. A. Corcelli, C. P. Lawrence, J. L. Skinner, and M. D. Fayer, J. Chem. Phys. 121, 12431 (2004).
66. C. J. Fecko, J. D. Eaves, J. J. Loparo, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, Science 301, 1698 (2003).
67. J. J. Loparo, S. T. Roberts, and A. Tokmakoff, J. Chem. Phys. 125, 194521 (2006).
68. T. Steinel, J. B. Asbury, S. A. Corcelli, C. P. Lawrence, J. L. Skinner, and M. D. Fayer, Chem. Phys. Lett. 386, 295 (2004).
69. A. Piryatinski, C. P. Lawrence, and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 118, 9664 (2003).
70. A. Piryatinski, C. P. Lawrence, and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 118, 9672 (2003).
71. T. la Cour Jansen, T. Hayashi, W. Zhuang, and S. Mukamel, J. Chem. Phys. 123, 114504 (2005).
72. J. R. Schmidt, S. A. Corcelli, and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 121, 8897 (2004).
73. S. A. Corcelli, C. P. Lawrence, J. B. Asbury, T. Steinel, M. D. Fayer, and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 121, 8897 (2004).
74. J. R. Schmidt, S. A. Corcelli, and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 123, 044513 (2005).
75. J. D. Eaves, A. Tokmakoff, and P. L. Geissler, J. Phys. Chem. A 109, 9424 (2005).
76. J. R. Schmidt, S. T. Roberts, J. J. Loparo, A. Tokmakoff, M. D. Fayer, and J. L. Skinner, Chem. Phys. (submitted).
77. D. C. Rapaport, Mol. Phys. 50, 1151 (1983).
78. A. Luzar and D. Chandler, Phys. Rev. Lett. 76, 928 (1996).
79. A. Luzar and D. Chandler, Nature (London) 379, 55 (1996).
80. M. Matsumoto and I. Ohmine, J. Chem. Phys. 104, 2705 (1996).
81. F. W. Starr, J. K. Nielsen, and H. E. Stanley, Phys. Rev. Lett. 82, 2294 (1999).
82. I. Ohmine and S. Saito, Acc. Chem. Res. 32, 741 (1999).
83. A. Luzar, J. Chem. Phys. 113, 10663 (2000).
84. F. W. Starr, J. K. Nielsen, and H. E. Stanley, Phys. Rev. E 62, 579 (2000).
85. H. Xu, H. A. Stern, and B. J. Berne, J. Phys. Chem. B 106, 2054 (2002).
86. J. Lennard-Jones and J. A. Pople, Proc. R. Soc. London, Ser. A 205, 155 (1951).
87. J. A. Pople, Proc. R. Soc. London, Ser. A 205, 163 (1951).
88. W. G. Schneider, J. Chem. Phys. 23, 26 (1955).
89. K. Morokuma and L. Pedersen, J. Chem. Phys. 48, 3275 (1968).
90. K. Morokuma and J. R. Winick, J. Chem. Phys. 52, 1301 (1970).
91. S. Yamabe and K. Morokuma, J. Am. Chem. Soc. 97, 4458 (1975).
92. H. S. Frank, Proc. R. Soc. London, Ser. A 247, 481 (1958).
93. A. E. Reed and F. Weinhold, J. Chem. Phys. 78, 4066 (1983).
94. A. E. Reed, F. Weinhold, L. A. Curtiss, and D. J. Pochatko, J. Chem. Phys. 84, 5687 (1986).
95. A. E. Reed, L. A. Curtiss, and F. Weinhold, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 88, 899 (1988).
96. F. Weinhold and C. Landis, Valency and Bonding: A Natural Bond Orbital Donor-Acceptor Perspective (Cambridge University Press, Cambridge, 2005).
97. F. Weinhold and R. A. Klein, report, 2006 (unpublished).
98. K. Morokuma, Acc. Chem. Res. 10, 294 (1977).
99. A. M. Pendas, M. A. Blanco, and E. Francisco, J. Chem. Phys. 125, 184112 (2006).
100. T. K. Ghanty, V. N. Staroverov, P. R. Koren, and E. R. Davidson, J. Am. Chem. Soc. 122, 1210 (2000).
101. A. H. Romero, P. L. Silvestrelli, and M. Parrinello, J. Chem. Phys. 115, 115 (2001).
102. F. H. Stillinger and A. Rahman, J. Chem. Phys. 60, 1545 (1974).
103. W. L. Jorgensen, Chem. Phys. Lett. 70, 326 (1980).
104. W. L. Jorgensen, J. Chandrasekhar, J. D. Madura, R. W. Impey, and M. L. Klein, J. Chem. Phys. 79, 926 (1983).
105. F. Sciortino and S. L. Fornili, J. Chem. Phys. 90, 2786 (1989).
106. G. Corongiu and E. Clementi, J. Chem. Phys. 98, 2241 (1993).
107. R. D. Mountain, J. Chem. Phys. 90, 1866 (1989).
108. H. Sato and F. Hirata, J. Chem. Phys. 111, 8545 (1999).
109. M. G. Sceats and S. A. Rice, J. Chem. Phys. 72, 3236 (1980).
110. M. Mezei and D. L. Beveridge, J. Chem. Phys. 74, 622 (1981).
111. A. C. Belch and S. A. Rice, J. Chem. Phys. 86, 5676 (1987).
112. H.-S. Lee and M. E. Tuckerman, J. Chem. Phys. 125, 154507 (2006).
113. E. Schwegler, G. Galli, and F. Gygi, Phys. Rev. Lett. 84, 2429 (2000).
114. P. H. L. Sit and N. Marzari, J. Chem. Phys. 122, 204510 (2005).
115. T. Todorova, A. P. Seitsonen, J. Hutter, I.-F. W. Kuo, and C. J. Mundy, J. Phys. Chem. B 110, 3685 (2006).
116. J. Martí, J. Chem. Phys. 110, 6876 (1999).
117. I.-F. W. Kuo and C. J. Mundy, Science 303, 658 (2004).
118. H. J. C. Berendsen, J. R. Grigera, and T. P. Straatsma, J. Phys. Chem. 91, 6269 (1987).
119. K. R. Gallagher and K. A. Sharp, J. Am. Chem. Soc. 125, 9853 (2003).
120. M. V. Fernández-Serra and E. Artacho, Phys. Rev. Lett. 96, 016404 (2006).
121. D. J. Adams and G. S. Dubey, J. Comput. Phys. 72, 156 (1987).
122. M. Svanberg, Mol. Phys. 92, 1085 (1997).
123. M. P. Allen and D. J. Tildesley, Computer Simulation of Liquids (Clarendon, Oxford, 1987).
124. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, GAUSSIAN 98, Gaussian Inc., Pittsburgh, PA, 1998.
125. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993).
126. C. Lee, W. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B 37, 785 (1988).
127. B. Miehlich, A. Savin, H. Stoll, and H. Preuss, Chem. Phys. Lett. 157, 200 (1989).
128. S. Mukamel, Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy (Oxford, New York, 1995).
129. S. W. Rick, S. J. Stuart, and B. J. Berne, J. Chem. Phys. 101, 6141 (1994).
130. I.-F. W. Kuo, C. J. Mundy, M. J. McGrath, and J. I. Siepmann, J. Chem. Theory Comput. 2, 1274 (2006).
131. G. S. Fanourgakis and S. S. Xantheas, J. Phys. Chem. A 110, 4100 (2006).