Performance of density functional for calculating barrier heights of chemical reactions relevant to astrophysics

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 108, Issue 37, 2004, Pages 7621-7636

  Andersson, Stefan ^a,b   Grüning, Myrta ^c,d  

^a LEIDEN UNIVERSITY   (Netherlands)

^b LEIDEN UNIVERSITY   (Netherlands)

^c VU UNIVERSITY AMSTERDAM   (Netherlands)

^d DONOSTIA INTERNATIONAL PHYSICS CENTER DIPC   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

APPROXIMATION THEORY; CARBON DIOXIDE; CHEMICAL REACTIONS; CORRELATION METHODS; HYDROGEN; HYDROGENATION; KINETIC ENERGY; PROBABILITY DENSITY FUNCTION;

CARBONACEOUS GRAIN; INTERSTELLAR GRAINS; MOLECULAR CLOUDS; OXYGEN-BEARING SPECIES;

ASTROPHYSICS;

EID: 4644235418     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp040448c     Document Type: Article

References (136)

1. van Dishoeck; E. F.; Hogerheijde, M. R. In Origin of Stars and Planetary Systems; Lada, C. J., Kylafis, N., Eds.; Kluwer: Dordrecht, 1999; p 97.
2. Ehrenfreund, P.; Fraser, H. J. In Solid State Astrochemistry; Pirronello, V., Krelowski, J., Eds.; Kluwer: Dordrecht, 2003; p 317.
3. Boogert, A. C. A.; Ehrenfreund, P. In Astrophysics of Dust; Witt, A. N., Clayton, G. C., Draine, B. T., Eds., 2004; in press.
4. Woon, D. E. Astrophys. J. 2002, 569, 541.
5. Watanabe, N.; Kouchi, A. Astrophys. J. 2002, 571, L173.
6. Watanabe, N.; Shiraki, T.; Kouchi, A. Astrophys. J. 2003, 588, L121.
7. Hiraoka, K.; Sato, T. Radiat. Phys. Chem. 2001, 60, 389.
8. Hiraoka, K.; Sato, T.; Sato, S.; Sogoshi, N.; Yokoyama, T.; Takashima, H.; Kitagawa, S. Astrophys. J. 2002, 577, 265.
9. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. 1965, 140, A1133.
10. Parr, R. G.; Yang, W. Density Functional Theory of Atoms and Molecules; Oxford: New York, 1989.
11. Koch, W.; Holthausen, M. C. A Chemist's Guide to Density Functional Theory; Wiley: Weinheim, 2000.
12. Dirac, P. A. M. Proc. Camb. Philos. 1930, 26, 376.
13. Slater, J. C. Phys. Rev. 1951, 81, 385.
14. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200.
15. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
16. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822 (Erratum: Phys. Rev. B 1986, 34, 7406).
17. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
18. Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. B.; Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys. Rev. B 1992, 46, 6671 (Erratum: Phys. Rev. B 1994, 48, 4978).
19. Perdew, J. P.; Burke, K.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1996, 54, 16533 (Erratum: Phys. Rev. B 1998, 57, 14999).
20. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865 (Errata: Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1396).
21. Zhang, Y.; Yang, W. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 890.
22. Hammer, B.; Hansen, L. B.; Nørskov, J. K. Phys. Rev. B 1999, 59, 7413.
23. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1988, 88, 1053.
24. Becke, A. D.; Roussel, M. R. Phys. Rev. A 1989, 39, 3761.
25. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372.
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. Scuseria, G. E. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 4782.
29. Goedecker, S. Rev. Mod. Phys. 1999, 71, 1085.
30. Werner, H.-J., Manby, F. R., Knowles, P. J. J. Chem. Phys. 2003, 118, 8149.
31. Schütz, M.; Manby, F. R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 3349.
32. Goedecker, S.; Scuseria, G. E. Comput. Sci. Eng. 2003, 5 (4), 14.
33. Mattsson, A. E. Science 2002, 295, 759.
34. Tao, J.; Perdew, J. P.; Staroverov, V. N.; Scuseria, G. E. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 146401.
35. Staroverov, V. N.; Scuseria, G. E.; Tao, J.; Perdew, J. P. J. Chem. Phys. 2003, 119, 12129.
36. Fan, L.; Ziegler, T. J. Chem. Phys. 1990, 92, 3645.
37. Fan, L.; Ziegler, T. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10890.
38. Sosa, C.; Lee, C. J. Chem. Phys. 1993, 98, 8004.
39. Andzelm, J.; Sosa, C.; Eades, R. A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 4664.
40. Stanton, R. V.; Merz, K. M., Jr. J. Chem. Phys. 1994, 100, 434.
41. Porezag, D.; Pederson, M. R. J. Chem. Phys. 1995, 102, 9345.
42. Truong, T. N.; Duncan, W. J. Chem. Phys. 1994, 101, 7408.
43. Bell, R. L.; Truong, T. N. J. Chem. Phys. 1994, 101, 10442.
44. Nguyen, M. T.; Creve, S.; Vanquickenborne, L. G. J. Phys. Chem. 1996, 100, 18422.
45. Durant, J. L. Chem. Phys. Lett. 1996, 256, 595.
46. Baker, J.; Muir, M.; Andzelm, J. J. Chem. Phys. 1995, 102, 2063.
47. Baker, J.; Andzelm, J.; Muir, M.; Taylor, P. R. Chem. Phys. Lett. 1995, 237, 53.
48. Jursic, B. S. Chem. Phys. Lett. 1995, 244, 263.
49. Jursic, B. S. J. Chem. Phys. 1996, 104, 4151.
50. Skokov, S.; Wheeler, R. A. Chem. Phys. Lett. 1997, 271, 251.
51. Bernardi, F.; Bottoni, A. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 1912.
52. Lynch, B. J.; Fast, P. L.; Harris, M.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem A 2000, 104, 4811.
53. Lynch, B. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 2936.
54. Lynch, B. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 842.
55. Lynch, B. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 8996 (Erratum: J. Phys. Chem. A 2004, 108, 1460).
56. Zhao, Y.; Pu, J.; Lynch, B. J.; Truhlar, D. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 673.
57. Kang, J. K.; Musgrave, C. B. J. Chem. Phys. 2001, 115, 11040.
58. Hamprecht, F. A.; Cohen, A. J.; Tozer, D. J.; Handy, N. C. J. Chem. Phys. 1998, 109, 6264.
59. Grant, D. M.; Wilson, P. J.; Tozer, D. J.; Althorpe, S. C. Chem. Phys. Lett. 2003, 575, 162.
60. Wilson, P. J.; Bradley, T. J.; Tozer, D. J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 9233.
61. Van Voorhis, T.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 1998, 109, 400.
62. Sadhukan, S.; Muños, D.; Adamo, C.; Scuseria, G. E. Chem. Phys. Lett. 1999, 306, 83.
63. Proynov, E.; Chermette, H.; Salahub, D. R. J. Chem. Phys. 2000, 113, 10013.
64. Filatov, M.; Thiel, W. Chem. Phys. Lett. 1998, 295, 467.
65. Johnson, B. G.; Gonzales, C. A.; Gill, P. M. W.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1994, 221, 100.
66. Csonka, G. I.; Johnson, B. G. Theor. Chem. Acc. 1998, 99, 158.
67. Patchkovskii, S.; Ziegler, T. J. Chem. Phys. 2002, 116, 7806.
68. Jursic, B. S. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1997, 637.
69. Jursic, B. S. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1998, 427, 157.
70. Grüning, M.; Gritsenko, O. V.; Baerends, E. J. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 4459.
71. Pu, J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2002, 116, 1468.
72. Baker, J.; Pulay, P. J. Chem. Phys. 2002, 117, 1441.
73. Basch, H.; Hoz, S. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 4416.
74. Jursic, B. S. Int. J. Quantum Chem. 1997, 62, 639.
75. Jursic, B. S. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1998, 434, 53.
76. Tozer, D. J.; Handy, N. C. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 3162.
77. Kobayashi, Y.; Kamiya, M.; Hirao, K. Chem. Phys. Lett. 2000, 319, 695.
78. Barckholtz, C.; Barckholtz, T. A.; Hadad, C. M. J. Phys. Chem A 2001, 105, 140.
79. Tokmakov, I. V.; Lin, M. C. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 11309.
80. Yeung, L. Y.; Elrod, M. J. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 4470
81. Jursic, B. S. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1996, 365, 75.
82. Barone, V.; Adamo, C. J. Chem. Phys. 1996, 105, 11007.
83. Jursic, B. S. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1998, 428, 49.
84. Jursic, B. S. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1998, 428, 55.
85. Jursic, B. S. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1998, 430, 17.
86. Perdew, J. P.; Zunger, A. Phys. Rev. B 1981, 23, 5048.
87. Goedecker, S.; Umrigar, C. J. Phys. Rev. B 1997, 55, 1765.
88. Polo, V.; Kraka, E.; Cremer, D. Mol. Phys. 2002, 100, 1771.
89. Gräfenstein, J.; Kraka, E.; Cremer, D. J. Chem. Phys. 2004, 120, 524.
90. Gräfenstein, J.; Kraka, E.; Cremer, D. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 1096.
91. Watanabe, N.; Kouchi, A. Astrophys. J. 2002, 567, 651.
92. Crutcher, R. M. Astrophys. J. 1979, 234, 881.
93. Harju, J.; Winnberg, A.; Wouterloot, J. G. A. Astron. Astrophys. 2000, 353, 1065.
94. Woon, D. E. J. Chem. Phys. 1996, 105, 9921.
95. Petraco, N. D. K.; Allen, W. D.; Schaefer, H. F., III. J. Chem. Phys. 2002, 116, 10229.
96. Harding, L. B.; Wagner, A. F.; Bowman, J. M.; Schatz, G. C.; Christoffel, K. J. Phys. Chem. 1982, 86, 4312.
97. Villa, J.; Corchado, J. C.; González-Lafont, A.; Lluch, J. M.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 5061.
98. Harding, L. B.; Guadagnini, R.; Schatz, G. C. J. Phys. Chem. 1993, 97, 5472.
99. Zhang, S.; Truong, T. N. J. Chem. Phys. 2000, 113, 6149.
100. Tsuchiya, K.; Yamashita, K.; Miyoshi, A.; Matsui, H. J. Phys. Chem. 1996, 100, 17206.
101. Shiina, H.; Oya, M.; Yamashita, K.; Miyoshi, A.; Matsui, H. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2136.
102. Huber, K. P.; Herzberg, G. Molecular Spectra and Molecular Structure. IV. Constants of Diatomic Molecules; Van Nostrand: New York, 1979.
103. Baskin, C. P.; Bender, C. F.; Bauschlicher, C. W., Jr.; Schaefer, H. F., III. J. Am. Chem. Soc. 1974, 96, 2709.
104. Yu, H.-G.; Muckerman, J. T.; Sears, T. J. Chem. Phys. Lett. 2001, 349, 547.
105. Yang, M.; Zhang, D. H.; Collins, M. A.; Lee, S.-Y. J. Chem. Phys. 2001, 115, 174.
106. Pople, J. A.; Head-Gordon, M.; Fox, D. J.; Raghavachari, K.; Curtiss, L. A. J. Chem. Phys. 1989, 90, 5622.
107. Halkier, A.; Helgaker, T.; Jørgensen, P.; Klopper, W.; Koch, H.; Olsen, J.; Wilson, A. K. Chem. Phys. Lett. 1998, 286, 243.
108. Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007.
109. Kendall, R. A.; Dunning, T. H., Jr.; Harrison, R. J. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6796.
110. He, Y.; He, Z.; Cremer, D. Chem. Phys. Lett. 2000, 317, 535.
111. 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.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; 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 03, Revision B.4; Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA.; 2003.
112. Tsuneda, T.; Suzumura, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10664.
113. Proynov, E. I.; Sirois, S.; Salahub, D. R. Int. J. Quantum Chem. 1997, 64, 427.
114. Handy, N. C.; Cohen, A. J. Mol. Phys. 2001, 99, 403.
115. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1998, 108, 664.
116. Filatov, M.; Thiel, W. Mol. Phys. 1997, 91, 847.
117. Boese, A. D.; Doltsinis, N. L.; Handy, N. C.; Sprik, M. L. J. Chem. Phys. 2000, 112, 1670.
118. Boese, A. D.; Handy, N. C. J. Chem. Phys. 2001, 114, 5497.
119. Krieger, J. B.; Chen, J.; Iafrate, G. J.; Savin, A. In Electron Correlations and Materials Properties; Gonis, A., Kioussis, N., Eds.; Plenum Press: New York, 1999.
120. Perdew, J. P.; Kurth, S.; Zupan, A.; Blaha, P. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 2544 (Erratum: Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 5179).
121. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 2000, 112, 4020.
122. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1996, 104, 1040.
123. Adamo, C.; Barone, V. Chem. Phys. Lett. 1998, 298, 113.
124. Ernzerhof, M.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 1999, 110, 5029.
125. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158.
126. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1998, 109, 2092.
127. Baerends, E. J.; Autschbach, J. A.; Bérces, A.; Bo, C.; Boerrigter, P. M.; Cavallo, L.; Chong, D. P.; Deng, L.; Dickson, R. M.; Ellis, D. E.; Fan, L.; Fischer, T. H.; Fonseca Guerra, C.; van Gisbergen, S. J. A.; Groeneveld, J. A.; Gritsenko, O. V.; Grüning, M.; Harris, F. E.; van den Hoek, P.; Jacobsen, H.; van Kessel, G.; Kootstra, F.; van Lenthe, E.; Osinga, V. P.; Patchkovskii, S.; Philipsen, P. H. T.; Post, D.; Pye, C. C.; Ravenek, W.; Ros, P.; Schipper, P. R. T.; Schreckenbach, G.; Snijders, J. G.; Sola, M.; Swart, M.; Swerhone, D.; te Velde, G.; Vernooijs, P.; Versluis, L.; Visser, O.; van Wezenbeek, E.; Wiesenekker, G.; Wolff, S. K.; Woo, T. K.; Ziegler T. ADF2002.02 (development/modified); SCM, Theoretical Chemistry, Vrije Universiteit, Amsterdam, The Netherlands; 2002.
128. Boese, A. D.; Martin, J. M. L.; Handy, N. C. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3005.
129. Lynch, B. J.; Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1384.
130. Sobolewski, A. L.; Domcke, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 4.
131. Sobolewski, A. L.; Domcke, W. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 4158.
132. Gritsenko, O. V.; Ensing, B.; Schipper, P. R. T.; Baerends, E. J. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 8558.
133. Grüning, M.; Gritsenko, O. V.; van Gisbergen, S. J. A., Baerends, E. J. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 9211.
134. Schipper, P. R. T.; Gritsenko, O. V.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 1999, 111, 4056.
135. Grüning, M. unpublished results, 2003.
136. Tuma, C.; Boese, A. D.; Handy, N. C. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 3939.