Can the four-coordinated, penta-valent oxygen in hydroxide water clusters be detected through experimental vibrational spectroscopy?

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 111, Issue 22, 2007, Pages 4815-4820

  Li, Xiaohu ^a   Teige, Virginia E ^a   Iyengar, Srinivasan S ^a  

^a INDIANA UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HYDROXIDE ION MIGRATION; HYDROXIDE OXYGEN; PENTAVALENT OXYGEN; VIBRATIONAL ACTION SPECTROSCOPY;

ELECTRONIC DENSITY OF STATES; NEGATIVE IONS; OXYGEN; VIBRATIONAL SPECTROSCOPY; WATER;

TRACE ANALYSIS;

EID: 34250712772     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp070241u     Document Type: Article

References (59)

1. Robertson, W. H.; Diken, E. G.; Price, E. A.; Shin, J.-W.; Johnson, M. A. Science 2003, 299, 1367-1372.
2. Agmon, N. Chem. Phys. Lett. 2000, 319, 247-252.
3. Tuckerman, M. E.; Marx, D.; Parrinello, M. Nature 2002, 417, 925-929.
4. Asthagiri, D.; Pratt, L. R.; Kress, J. D.; Gomez, M. A. Proc. Natl. Acad. Sci. 2004, 101, 7229-7233.
5. Shin, J.-W.; Hammer, N. I.; Diken, E. G.; Johnson, M. A.; Walters, R. S.; Jaeger, T. D.; Duncan, M. A.; Christie, R. A.; Jordan, K. D. Science 2004, 304, 1137-1140.
6. Miyazaki, M.; Fujii, A.; Ebata, T.; Mikami, N. Science 2004, 304, 1134-1137.
7. Headrick, J. M.; Diken, E. G.; Walters, R. S.; Hammer, N. I.; Christie, R. A.; Cui, J.; Myshakin, E. M.; Duncan, M. A.; Johnson, M. A.; Jordan, K. Science 2005, 308, 1765-1769.
8. Zwier, T. S. Science 2004, 304, 1119-1120.
9. Wu, C.-C.; Lin, C.-K.; Chang, H.-C; Jiang, J.-C.; Kuo, J.-L.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 2005, 122, 074315.
10. Chen, B.; Park, J. M.; Ivanov, I.; Tabacchi, G.; Klein, M. L.; Parrinello, M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8534-8535.
11. Diken, E. G.; Headrick, J. M.; Roscioli, J. R.; Bopp, J. C.; Johnson, M. A.; McCoy, A. B.; Huang, X.; Carter, S.; Bowman, J. M. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 571-575.
12. Diken, E. G.; Headrick, J. M.; Roscioli, J. R.; Bopp, J. C.; Johnson, M. A.; McCoy, A. B. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 1487-1490.
13. Price, E. A.; Robertson, W. H.; Diken, E. G.; Weddle, G. H.; Johnson, M. A. Chem. Phys. Lett. 2002, 366, 412.
14. Xantheas, S. S. J. Am. Chem. Soc. 1995, 111, 10373-10380.
15. McCoy, A. B.; Huang, X.; Carter, S.; Bowman, J. M. J. Chem. Phys. 2005, 123 (6), 064317.
16. Iyengar, S. S.; Petersen, M. K.; Day, T. J. F.; Burnham, C. J.; Teige, V. E.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2005, 123, 084309.
17. Bernal, J. D.; Fowler, R. H. J. Chem. Phys. 1933, 1, 515-548.
18. Bakker, H. J.; Nienhuys, H. K. Science 2002, 297, 587.
19. Eigen, M. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1964, 3, 1.
20. Zundel, G. The Hydrogen Bond-Recent Developments in Theory and Experiments. II. Structure and Spectroscopy; North-Holland: Amsterdam, 1976; pp 683-766.
21. Agmon, N. Chem. Phys. Lett. 1995, 244, 456-462.
22. Lee, H. M.; Tarkeshwar, P.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2004, 121, 4657.
23. Holland, P. M.; Castleman, A. W., Jr. J. Chem. Phys. 1980, 72, 5984-5990.
24. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471.
25. Remler, D. K.; Madden, P. A. Mol. Phys. 1990, 70, 921.
26. Marx, D.; Hutter, J. Ab Initio Molecular Dynamics: Theory and Implementation; John vonNeumann Institute for Computing: Julich, 2000; Vol. 1, pp 301-449.
27. Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2005, 123, 084310.
28. Moore, D. T.; Oomens, J.; van der Meer, L.; von Helden, G.; Meijer, G.; Valle, J.; Marshall, A. G.; Eyler, J. R. ChemPhysChem 2004, 5, 740-743.
29. Wang, I. S. Y.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 8160.
30. Leforestier, C. J. Chem. Phys. 1978, 68, 4406.
31. Bolton, K.; Hase, W. L.; Peslherbe, G. H. Direct Dynamics of Reactive Systems; World Scientific: Singapore, 1998; p 143.
32. Payne, M. C.; Teter, M. P.; Allan, D. C.; Arias, T. A.; Joannopoulos, J. D. Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 1045.
33. Schlegel, H. B.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Voth, G. A.; Daniels, A. D.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2001, 114, 9758.
34. lyengar, S. S.; Schlegel, H. B.; Millam, J. M.; Voth, G. A.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 10291.
35. Schlegel, H. B.; Iyengar, S. S.; Li, X.; Millam, J. M.; Voth, G. A.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2002, 117, 8694.
36. lyengar, S. S.; Schlegel, H. B.; Voth, G. A.; Millam, J. M.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. Isr. J. Chem. 2002, 42, 191-202.
37. Iyengar, S. S.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2004, 121, 5061.
38. Iyengar, S. S.; Day, T. J. F.; Voth, G. A. Int. J. Mass Spectrometry 2005, 247, 197-204.
39. Andersen, H. C. J. Chem. Phys. 1980, 72, 2384-2393.
40. Parrinello, M.; Rahman, A. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 1196-1199.
41. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; 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.; Kiene, 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. Caussian 03, revision B.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
42. Svozil, D.; Jungwirth, P. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 9194.
43. Sadhukhan, S.; Munoz, D.; Adamo, C.; Scuseria, G. E. Chem. Phys. Lett. 1999, 306, 83.
44. Lawrence, C. P.; Nakayama, A.; Makri, N.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2004, 120, 6621.
45. Rega, N.; Iyengar, S. S.; Voth, G. A.; Schlegel, H. B.; Vreven, T.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 4210-4220.
46. Petersen, M. K.; Iyengar, S. S.; Day, T. J. F.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 14804-14806.
47. Press, W. H.; Teukolsky, S. A.; Vetterling, W. T.; Flannery, B. P. Numerical Recipes in C; Cambridge University Press: New York, 1992.
48. Marinica, D. C.; Gregoire, G.; Desfrancois, C.; Schermann, J. P.; Borgis, D.; Gaigeot, M. P. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 8802.
49. Gaigeot, M. P.; Vuilleumier, R.; Sprik, M.; Borgis, D. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 772.
50. Tobias, D. J.; Jungwirth, P.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 2001, 114, 7036.
51. Egorov, S. A.; Rabani, E.; Berne, B. J. J. Chem. Phys. 1998, 108, 1407.
52. Bowman, L. E.; Palmer, B. J.; Garrett, B. C.; Fulton, J. L.; Yonker, C. R.; Pfund, D. M.; Wallen, S. L. J. Phys. Chem. 1996, 100, 18327.
53. Grossman, J. C.; Schwegler, E.; Draeger, E. W.; Gygi, F.; Galli, G. J. Chem. Phys. 2004, 120, 300-311.
54. Schwegler, E.; Grossman, J. C.; Gygi, F.; Galli, G. J. Chem. Phys. 2004, 121, 5400-5409.
55. Groenewold, G.; Gianotto, A.; Cossel, K.; VanStipdonk, M.; Moore, D.; Polfer, N.; Oomens, J.; deJong, W.; Visscher, L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128 (14), 4802-4813.
56. Moore, D. T.; Li, X.; Iyengar, S. S. manuscript in preparation.
57. Iyengar, S. S. Theo. Chem. Accts. 2006, 116, 326.
58. A "Distributed approximating functional"-based Heaviside function57 is used to de-noise the spectrum when necessary.
59. A temperature dependent Boltzmann average of the frequencies in Figure 2 also shows maximal changes in the region corresponding to the four-coordinated oxygen.