Automated exploration of stable isomers of H+(H 2O)n (n = 5-7) via Ab initio calculations: An application of the anharmonic downward distortion following algorithm

Journal of Computational Chemistry

Volumn 30, Issue 6, 2009, Pages 952-961

  Luo, Yi ^a   Maeda, Satoshi ^a   Ohno, Koichi ^a  

^a TOHOKU UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

Ab initio calculation; Anharmonic downward distortion; Global exploration of potential energy surface; Structure of protonated water cluster; Thermodynamic simulation

Indexed keywords

AB-INITIO CALCULATION; ANHARMONIC DOWNWARD DISTORTION; GLOBAL EXPLORATION OF POTENTIAL ENERGY SURFACE; STRUCTURE OF PROTONATED WATER CLUSTER; THERMODYNAMIC SIMULATION;

POTENTIAL ENERGY; POTENTIAL ENERGY SURFACES; QUANTUM CHEMISTRY; SURFACE PHENOMENA; SURFACE STRUCTURE; THERMODYNAMICS;

ISOMERS;

PROTON; WATER;

ALGORITHM; ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; CONFORMATION; ISOMERISM; THERMODYNAMICS;

ALGORITHMS; COMPUTER SIMULATION; ISOMERISM; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR CONFORMATION; PROTONS; THERMODYNAMICS; WATER;

EID: 65449135193     PISSN: 01928651     EISSN: 1096987X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.21117     Document Type: Article

References (97)

1. Eigen, M. Angew Chem Int Ed Engl 1964, 3, 1.
2. Zundel, G. In The Hydrogen Bond-Recent Developments in Theory and Experiments. II. Structure and Spectroscopy; Schuster, P.; Zundel, G.; Sandorfy, C., Eds.; North-Holland: Amsterdam, 1976; pp. 683-766.
3. Yeh, L. I.; Okumura, M.; Myers, J. D.; Price, J. M.; Lee, Y. T. J Chem Phys 1989, 91, 7319.
4. Kozack, R. E.; Jordan, P. C. J Chem Phys 1992, 96, 3131.
5. Corongiu, G.; Keltertbaum, R.; Kochanski, E. J Phys Chem 1995, 99, 8038.
6. Termath, V.; Sauer, J. Mol Phys 1997, 91, 963.
7. Kochanski, E.; Kelterbaum, R.; Klein, S.; Rohmer, M. M.; Rahmouni, A. Adv Quantum Chem 1997, 28, 273; and the references therein.
8. Wei, D.; Salahub, D. R. J Chem Phys 1997, 106, 6086.
9. McDonald, S.; Ojamäe, L.; Singer, S. J. J Phys Chem A 1998, 102, 2824.
10. Cheng, H. P. J Phys Chem A 1998, 102, 6201.
11. Schmitt, U. W.; Voth, G. A. J Phys Chem B 1998, 102, 5547.
12. Vuilleumier, R.; Borgis, D. J Phys Chem B 1998, 102, 4261.
13. Ojamäe, L.; Shavitt, I.; Singer, S. J. J Chem Phys 1998, 109, 5547.
14. Marx, D.; Tuckerman, M. E.; Hutter, J.; Parrinello, M. Science 1999, 397, 601.
15. Shevkunov, S. V.; Vegiri, A. J Chem Phys 1999, 111, 9303.
16. Hodges, M. P.; Stone, A. J. J Chem Phys 1999, 110, 6766.
17. Schmitt, U. M.; Voth, G. A. J Chem Phys 1999, 111, 9361.
18. Jiang, J. C.; Wang, Y. S.; Chang, H. C.; Lin, S. H.; Lee, Y. T.; Niedner-Schatteburg, G.; Chang, H. C. J Am Chem Soc 2000, 122, 1398.
19. Geissler, P. L.; Dellago, C.; Chaandler, D.; Hutter, J.; Parrinello, M. Chem Phys Lett 2000, 321, 225.
20. Singer, S. J.; Mcdonald, S.; Ojamäe, L. J Chem Phys 2000, 112, 710.
21. Ciobanu, C. V.; Ojamäe, L.; Shavitt, I.; Singer, S. J. J Chem Phys 2000, 113, 5321.
22. Hodges, M. P.; Wales, D. J. Chem Phys Lett 2000, 324, 279.
23. Khan, A. Chem Phys Lett 2000, 319, 440.
24. Christie, R. A.; Jordan, K. D. J Phys Chem A 2001, 105, 7551.
25. Christie, R. A.; Jordan, K. D. J Phys Chem B 2002, 106, 8376.
26. Malla, M.; Clary, D. C. J Chem Phys 2003, 119, 10048.
27. Miyazaki, M.; Fujii, A.; Ebata, T.; Mikami, N. Science 2004, 304, 1134.
28. 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.
29. Ludwig, R. Chem Phys Chem 2004, 5 1495.
30. Chang, H. C.; Wu, C. C.; Kuo, J.-L. Int Rev Phys Chem 2005, 24, 553, and the references therein.
31. 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. D. Science 2005, 308, 1765.
32. Kuo, J.-L.; Klein, M. L. J Chem Phys 2005, 122, 024516.
33. James, T.; Wales, D. J. J Chem Phys 2005, 122, 134306.
34. Kuo, J.-L. J Phys: Conf Ser 2006, 28 87.
35. Jieli, M.; Miyake, T.; Aida, M. Bull Chem Soc Jpn 2007, 80, 2131.
36. Luo, Y.; Maeda, S.; Ohno, K. J Phys Chem A 2007, 111, 10732.
37. Jensen, F. In Introduction to Computational Chemistry; Wiley: Chichester, 1999; Chapter 12, pp. 296-308.
38. Lee, C.; Sosa, C.; Planas, M.; Novoa, J. J. J Chem Phys 1996, 104, 7081.
39. Planas, M.; Lee, C.; Novoa, J. J. J Phys Chem 1996, 100, 16495.
40. Re, S.; Osamura, Y.; Suzuki, Y.; Schaefer, H. F., III. J Chem Phys 1998, 109, 973.
41. Bandy, A. R.; Ianni, J. C. J Phys Chem A 1998, 102, 6533.
42. Smith, A.; Vincent, M. A.; Hillier, I. H. J Phys Chem A 1999, 103, 1132.
43. Re, S.; Osamura, Y.; Morokuma, K. J Phys Chem A 1999, 103, 3535.
44. Milet, A.; Struniewicz, C.; Moszynski, R.; Wormer, P. E. S. J Chem Phys 2001, 115, 349.
45. Re, S. J Phys Chem A 2001, 105, 9725.
46. Cabaleiro-Lago, E. M.; Hermida-Ramón, J. M.; Rodríguez- Otero, J. J Chem Phys 2002, 117, 3160.
47. Chaban, G. M.; Gerber, R. B. Spectrochimica Acta Part A 2002, 58, 887.
48. Kuo, J.-L.; Klein, M. L. J Chem Phys 2004, 120, 4690.
49. Odde, S.; Mhin, B. J.; Lee, S.; Lee, H. M.; Kim, K. S. J Chem Phys 2004, 120, 9524.
50. Odde, S.; Mhin, B. J.; Lee, H. M.; Kim, K. S. J Chem Phys 2004, 121, 11083.
51. Odde, S.; Mhin, B. J.; Lee, K. H.; Lee, H. M.; Tarakeshwar, P.; Kim, K. S. J Phys Chem A 2006, 110, 7918.
52. Baburao, B.; Visco, D. P., Jr.; Albu, T. V. J Phys Chem A 2007, 111, 7940.
53. Xie, Z.-Z.; Ong, Y.-S.; Kuo, J.-L. Chem Phys Lett 2008, 452, 13.
54. Jensen, H.; Gordon, M. S. J Am Chem Soc 1995, 117, 8159.
55. Kwon, O. Y.; Kim, S. Y.; No, K. T. Bull Korean Chem Soc 1995, 16, 410.
56. Yamabe, S.; Ono, N.; Tsuchida, N. J Phys Chem A 2003, 107, 7915.
57. Aikens, C. M.; Gordon, M. S. J Am Chem Soc 2006, 128, 12835.
58. Park, S.-W.; Im, S.; Lee, S.; Desfrançois, C. Int J Quantum Chem 2007, 107, 1316.
59. Kim, J.-Y.; Im, S.; Kim, B.; Desfrançois, C.; Lee, S. Chem Phys Lett 2008, 451, 198.
60. Hrusák, J.; Stöckigt, D.; Schwarz, H. Chem Phys Lett 1994, 221, 518.
61. Watanabe, H.; Iwata, S. J Phys Chem 1996, 100, 3377.
62. Siu, C.-K.; Liu, Z.-F.; Tse, J. S. J Am Chem Soc 2002, 124, 10846.
63. Inokuchi, Y.; Ohshimo, K.; Misaizu, F.; Nishi, N. Chem Phys Lett 2004, 390, 140.
64. Furuya, A.; Tsuruta, M.; Misaizu, F.; Ohno, K.; Inokuchi, Y.; Judai, K.; Nishi, N. J Phys Chem A 2007, 111, 5995.
65. Ohno, K.; Maeda, S. Chem Phys Lett 2004, 384, 277.
66. Maeda, S.; Ohno, K. J Phys Chem A 2005, 109, 5742.
67. Ohno, K. Maeda, S. J Phys Chem A 2006, 110, 8933.
68. Yang, X.; Maeda, S.; Ohno, K. J Phys Chem A 2005, 109, 7319.
69. Yang, X.; Maeda, S.; Ohno, K. Chem Phys Lett 2006, 418, 208.
70. Yang, X.; Maeda, S.; Ohno, K. J Phys Chem A 2007, 111, 5099.
71. Watanabe, Y.; Maeda, S.; Ohno, K. Chem Phys Lett 2007, 447, 21.
72. Maeda, S.; Ohno, K. J Phys Chem A 2007, 111, 4527.
73. Tharrington, A. N.; Jordan, K. D. J Phys Chem A 2003, 107, 7380.
74. Miyake, T.; Aida, M. Chem Phys Lett 2006, 427, 215.
75. McGinty, D. J. J Chem Phys 1971, 55, 580.
76. Burton, J. J. J Chem Phys 1972, 56, 3133.
77. Hoare, M. R. Adv Chem Phys 1979, 40, 49.
78. Stillinger, F. H.; Weber, T. A. Phys Rev A 1982, 25, 978.
79. Stillinger, F. H.; Weber, T. A. Science 1984, 225, 983.
80. Stillinger, F. H. J Chem Phys 1988, 88, 7818.
81. Franke, G.; Hilf, E. R.; Borrmann, P. J Chem Phys 1993, 98, 3496.
82. Wales, D. J. Mol Phys 1993, 78, 151.
83. Wales, D. J. Int Rev Phys Chem 2006, 25, 237.
84. Calvo, F.; Doye, J. P. K.; Wales, D. J. J Chem Phys 2001, 115, 9627.
85. Neirotti, J. P.; Calvo, F.; Freeman, D. L.; Doll, J. D. J Chem Phys 2000, 112, 10340.
86. Bogdan, T. V.; Wales, D. J.; Calvo, F. J Chem Phys 2006, 124, 044102.
87. Jiang, J. C.; Chang, H.-C.; Lee, Y. T.; Lin, S. H. J Phys Chem A 1999, 103, 3123.
88. Maeda, S.; Ohno, K. J Phys Chem A 2007, 111, 13168.
89. 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.; 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. Gaussian 03, Revision D. 02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
90. Svensson, M.; Humbel, S.; Froese, R. D. J.; Matsubara, T.; Sieber, S.; Morokuma, K. J Phys Chem 1996, 100, 19357.
91. Dapprich, S.; Komáromi, I.; Byun, K. S.; Morokuma, K.; Frisch, M. J. Theochem 1999, 461/462, 1.
92. Vreven, T.; Morokuma, K. J Comput Chem 2000, 21, 1419.
93. Vreven, T.; Morokuma, K.; Farkas, Ö.; Schlegel, H. B.; Frisch, M. J. J Comput Chem 2003, 24, 760.
94. Tsai, C. J.; Jordan, K. D. J Phys Chem 1993, 97, 11227.
95. Wales, D. J.; Doye, J. P. K.; Miller, M. A.; Mortenson, P. N.; Walsh, T. R. Adv Chem Phys 2000, 115, 1.
96. Wales, D. J.; Miller, M. A.; Walsh, T. R. Nature 1998, 394, 758.
97. Wales, D. J. Mol Phys 2002, 100, 3285.