Symmetry-adapted perturbation theory applied to endohedral fullerene complexes: A stability study of H2@C60 and 2H 2@C60

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 5, Issue 6, 2009, Pages 1585-1596

  Korona, Tatiana ^a   Hesselmann, Andreas ^b   Dodziuk, Helena ^c  

^a UNIVERSITY OF WARSAW   (Poland)

^b UNIVERSITY OF ERLANGEN NUREMBERG   (Germany)

^c INSTITUTE OF PHYSICAL CHEMISTRY   (Poland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 67650102980     PISSN: 15499618     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct900108f     Document Type: Article

References (126)

1. (a) Kroto, H. W.; Heath, J. R.; O'Brien, S. C.; Curl, R. F.; Smalley, R. E. Nature (London) 1985, 318, 162.
2. (b) Kroto, H. Angew. Chem., Int. Ed. 1997, 36, 1579.
3. (a) Krätschmer, W.; Fostiropoulos, K.; Huffman, D. Chem. Phys. Lett. 1990, 170, 167.
4. (b) Krätschmer, W.; Lamb, L. D.; Fostiropoulos, K.; Huffman, D. R. Nature (London) 1990, 347, 354.
5. Stoddart, J. F. Angew. Chem., Int. FA. 1991, 30, 70.
6. (a) Töth, E.; Bolskar, R. D.; Borel, A.; González, G.; Helm, L.; Merbach, A. E.; Sitharaman, B.; Wilson, L. J. J. Am. Chem. Soc. 205, 127, 799.
7. (b) Bolskar, R. D. Nanomedicine 2008, 3, 201.
8. MacFarland, D. K.; Walker, K. L.; Lenk, R. P.; Wilson, S. R.; Kumar, K.; Kepley, C. L.; Garbow, J. R. J. Med. Chem. 2008, 51, 3681.
9. Watanabe, K.; Ishioka, N. S.; Sekine, T.; Kudo, H.; Shimomura, H.; Muratsu, H.; Kume, T. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2005, 266, 499.
10. (e) Wilson, L. J.; Cagle, D. W.; Thrash, T. P.; Kennel, S. J.; Mirzadeh, S.; Alford, J. M.; Ehrhardt, G. J. Coord. Chem. Rev. 1999, 192, 199.
11. Mauter, M. S.; Elimelech, M. Environ. Sci. Technol. 2008, 42, 5843.
12. Fernandez, G.; Sanchez, L.; Perez, E. M.; Martin, N. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10674.
13. Stefan-van Staden, R. I.; Lal, B. Anal. Lett. 2006, 39, 1311.
14. (a) Shin, W. H.; Yang, S. H.; Goddard, W. A.; Kang, J. K. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 53111.
15. (b) Denis, P. A. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 2791.
16. Pupysheva, O. V.; Farajian, A. A.; Yakobson, B. I. Nano Lett. 2008, 8, 767.
17. Bénard, P.; Chagine, R.; Chandonia, P. A.; Cossement, D.; Dorval-Douville, G.; Lafi, L.; Lachance, P.; Paggiaro, R.; Poirier, E. J. Alloys Comnd. 2007, 446, 380.
18. Komatsu, K.; Murata, M.; Murata, Y. Science 2005, 307, 238.
19. (a) Rubin, Y. Chem.-Fur. J. 1997, 3, 1009.
20. (b) Rubin, Y. Chimia 1998, 52, 118.
21. Murata, Y.; Murata, M.; Komatsu, K. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7152.
22. Sawa, H.; Wakabayashi, Y.; Murata, Y.; Murata, M.; Komatsu, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 1981.
23. Rubin, Y. Top. Curr. Chem. 1999, 199, 97.
24. Murata, M.; Murata, Y.; Komatsu, K. Chem. Commun. 2008, 6083.
25. Patchkovskii, S.; Thiel, W. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7164.
26. Dodziuk, H.; Dolgonos, G.; Lukin, O. Carbon 2001, 39, 1907.
27. Murata, Y.; Maeda, S.; Murata, M.; Komatsu, K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6702.
28. Murata, M.; Maeda, S.; Morinaka, Y.; Murata, Y.; Komatsu, K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15800.
29. Dodziuk, H. Chem. Phys. Lett. 2005, 410, 39.
30. Dresselhaus, M. S.; Dresselhaus, G.; Eklund, P. C. Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes; Academic Press: San Diego, CA, 1996; pp 60-79.
31. Seifert, G. Solid State Ionics 2004, 168, 265.
32. Koi, N.; Oku, T. Sci. Technol. Adv. Mater. 2004, 5, 625.
33. Ramachandran, C. N.; Roy, D.; Sathyamurthy, N. Chem. Phys. Lett. 2008, 461, 87.
34. Osawa, E.; Musso, H. Angew. Chem., Int. Ed. 1983, 22,1.
35. Dannenberg, J. J. J. Mol. Struct.: THEOCHEM 1997, 401,279.
36. Turker, L.; Erkoc, S. Chem. Phys. Lett. 2006, 426, 222.
37. Ren, Y. X.; Ng, T. Y.; Liew, K. M. Carbon 2006, 44, 397.
38. Dolgonos, G. J. Mol. Struct.: THEOCHEM2005, 732, 239.
39. Dodziuk, H. Chem. Phys. Lett. 2006, 426, 224.
40. Tuttle, T.; Thiel, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 2159.
41. (a) Scuseria, G. E. Theoretical Studies of Fullerenes. In Modern Electronic Structure Theory; Yarkony, D. R., Ed.; World Scientific: Singapore, 1995; pp 279-310.
42. (b) Scuseria, G. E. Science 1996, 271, 942.
43. Cizek, J. J. Chem. Phys. 1966, 45, 4256.
44. Kowalski, K.; Hammond, J. R.; de Jong, W. A.; Sadlej, A. J. J. Chem. Phys. 2008, 129, 226101.
45. Jeziorska, M.; Jeziorski, B.; Cizek, J. Int. J. Quantum Chem. 1987, 32, 149.
46. Cioslowski, J. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 4139.
47. (a) Bartlett, R. J.; Lotrich, V. F.; Schweigert, I. V. J. Chem. Phys. 2005, 123, 62205.
48. (b) Kamiya, M.; Tsuneda, T.; Hirao, K. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6010.
49. Hobza, P.; Zahradnik, R.; Müller-Dethlefs' K. Collect. Czech. Chem. Commun. 2006, 71, 443.
50. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1,415.
51. Koch, W.; Holthausen, M. C. A Chemist's Guide to Density Functional Theory; Wiley-VCH: New York, 2000; p 236.
52. Bartlett, R. J.; Lotrich, V. F.; Schweigert, I. V. J. Chem. Phys. 2005, 123, 062205.
53. Bartlett, R. J.; Grabowski, I.; Hirata, S.; Ivanov, S. J. Chem. Phys. 2005, 122, 034104.
54. Furche, F.; Van Voorhis, T. J. Chem. Phys. 2005, 122,164106.
55. Grimme, S. J. Comnut. Chem, 2004, 25, 1463.
56. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787.
57. Elstner, M.; Frauenheim, T.; Kaxiras, E.; Seifert, G.; Suhai, S. Phys. Status Solidi B 2000, 217, 357.
58. Ganji, M. D.; Zare, K. Mol. Simul. 2008, 34, 821.
59. (a) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1997, 107, 8554.
60. (b) Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1998, 108, 664.
61. Slanina, Z.; Pulay, P.; Nagase, S. J. Chem. Theory Comnut. 2006, 2, 782.
62. (a) Peres, T.; Cao, B. P.; Cui, W. D.; Lifshitz, C.; Khong, A.;Cross, R. J.; Saunders, M. Int. J. Mass Spectrom. 2001, 210-241.
63. (b) Suetsuna, T.; Dragoe, N.; Harneit, W.; Weidinger, A.; Shimotani, H.; Ito, S.; Takagi, H.; Kitazawa, K. Chem.-Eur. J. 2002, 8, 5079.
64. Suetsuna, T.; Dragoe, N.; Harneit, W.; Weidinger, A.; Shimotani, H.; Ito, S.; Takagi, H.; Kitazawa, K. Chem.-Eur. J. 2002, 9, 598.
65. Grimme, S. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9095.
66. Hobza, P.; Selzle, H. L.; Schlag, H. W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 18790.
67. Yang, C.-K. Carbon 2007, 45, 2451.
68. Lee, T. B.; McKee, M. L. J. Am Chem. Soc. 2008, 130,17610.
69. Chuang, S.-C.; Murata, Y.; Murata, M.; Komatsu, K. J. Org. Chem. 2007, 72, 6447.
70. Dolgonos, G. Carbon 2008, 46, 704.
71. Yang, C.-K. Carbon 2008, 46, 705.
72. Hu, Y.; Ruckenstein, E. J. Chem. Phys. 2003, 119, 10073.
73. Jeziorski, B.; Moszynski, R.; Szalewicz, K. Chem. Rev. 1994,94, 1887.
74. Szalewicz, K.; Patkowski, K.; Jeziorski, B. Struct. Bonding (Berlin) 2005, 116, 43.
75. Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol. Phys. 1970, 19, 553.
76. Bukowski, R.; Cencek, W.; Jankowski, P.; Jeziorska, M.; Jeziorski, B.; Kucharski, S. A.; Lotrich, V. F.; Misquitta, A. J.; Moszynski, R.; Patkowski, K.; Podeszwa, R.; Rybak, S.; Szalewicz, K.; Williams, H. L.; Wheatley, R. J.; Wormer, P. E. S.; Zuchowski, P. S. SAPT2008: An Ab Initio Program for Many-Body Symmetry-Adapted Perturbation Theory Calculations of Intermolecular Interaction Energies; University of Delaware and University of Warsaw: Newark, DE and Warsaw, Poland, 2008. http://www.physics.udel.edu/ -szalewic/SAPT/SAPT.html.
77. Moszynski, R.; Heijmen, T. G. A.; Jeziorski, B. Mol. Phys. 1996, 88, 741.
78. (a) Jeziorski, B.; Moszynski, R.; Rybak, S.; Szalewicz, K. In Many-Body Methods in Quantum Chemistry; Kaldor, U., Ed.; Lecture Notes in Chemistry 52; Springer: New York, 1989; p 65.
79. (b) Rybak, S.; Jeziorski, B.; Szalewicz, K.J. Chem. Phys. 1991, 95, 6576.
80. Moszynski, R.; Jeziorski, B.; Ratkiewicz, A.; Rybak, S. J. Chem. Phys. 1993, 99, 8856.
81. Moszynski, R.; Jeziorski, B.; Szalewicz, K. Int. J. Quantum Chem. 1993, 45, 409.
82. (e) Moszynski, R.; Jeziorski, B.; Szalewicz, K. J. Chem. Phys. 1994, 100, 1312.
83. (f) Moszynski, R.; Cybulski, S. M.; Chalasinski, G. J. Chem. Phys. 1994, 100, 4998.
84. (a) Moszynski, R.; Jeziorski, B.; Rybak, S.; Szalewicz, K.; Williams, H. L. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5080.
85. (b) Williams, H. L.; Szalewicz, K.; Moszynski, R.; Jeziorski, B. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8058.
86. (a) Korona, T.; Jeziorski, B. J. Chem. Phys. 2006, 125, 184109.
87. (b) Korona, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 6004.
88. Korona, T.; Jeziorski, B. J. Chem. Phys. 2008, 128, 144107.
89. Korona, T. J. Chem. Phys. 2008, 122, 224104.
90. (e) Korona, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 6509.
91. Hesselmann, A.; Jansen, G. J. Chem. Phys. 2000, 112, 6949.
92. (a) Williams, H. L.; Chabalowski, C. F. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 646.
93. (b) Jansen, G.; Hesselmann, A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 11156.
94. (a) Hesselmann, A.; Jansen, G. Chem. Phys. Lett. 2002, 357, 464.
95. (b) Hesselmann, A.; Jansen, G. Chem. Phys. Lett. 2002, 362, 319.
96. Hesselmann, A.; Jansen, G. Chem. Phys. Lett. 2003, 367, 778.
97. Hesselmann, A.; Jansen, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003,5, 5010.
98. (a) Misquitta, A. J.; Szalewicz, K. Chem. Phys. Lett. 2002, 357, 301.
99. (b) Misquitta, A. J.; Jeziorski, B.; Szalewicz, K.Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 033201.
100. (a) Hesselmann, A.; Jansen, G.; Schütz, M. J. Chem. Phys. 2005, 122, 014103.
101. (b) Hesselmann, A.; Jansen, G.; Schütz, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11730.
102. Podeszwa, R.; Szalewicz, K. Chem. Phys. Lett. 2005, 412, 488.
103. Podeszwa, R.; Bukowski, R.; Szalewicz, K. J. Chem. TheoryComput. 2006, 2, 400.
104. Tekin, A.; Jansen, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 1680.
105. (a) Moszynski, R.; Wormer, P. E. S.; Jeziorski, B.; van der Avoird, A. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8058.
106. (b) Moszynski, R.; Wormer, P. E. S.; Jeziorski, B.; van der Avoird, A. J. Chem. Phys. 1997,107, 672.
107. Lotrich, V. F.; Szalewicz, K. J. Chem. Phys. 1997, 106, 9668.
108. Wormer, P. E. S.; Moszynski, R.; van derAvoird, A. J. Chem. Phys. 2000, 112, 3159.
109. (e) Lotrich, V. F.; Szalewicz, K. J. Chem. Phys. 2000,112, 112.
110. Podeszwa, R.; Szalewicz, K. J. Chem. Phys. 2007, 126, 194101.
111. Werner, H.-J.; Knowles, P. J.; Lindh, R.; Manby, F. R.; Schutz, M.; Celani, P.; Korona, T.; Mitrushenkov, A.; Rauhut, G.; Adler, T. B.; Amos, R. D.; Bernhardsson, A.; Berning, A.; Cooper, D. L.; Deegan, M. J. O.; Dobbyn, A. J.; Eckert, F.; Goll, E.; Hampel, C.; Hetzer, G.; Hrenar, T.; Knizia, G.; Koppl, C.; Liu, Y.; Lloyd, A. W.; Mata, R. A.; May, A. J.; McNicholas, S. J.; Meyer, W.; Mura, M. E.; Nicklass, A.; Palmieri, P.; Pflüger, K.; Pitzer, R.; Reiher, M.; Schumann, U.; Stoll, H.; Stone, A. J.; Tarroni, R.; Thorsteinsson, T.; Wang, M.; Wolf, A. MOLPRO, A Package of ab Initio Programs, version 2008.2; Cardiff University: Cardiff, UK, 2008. http://www.molpro.net.
112. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
113. Gruning, M.; Gritsenko, O. V.; van Gisergen, S. J. A.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 2001, 114, 652.
114. Lichtenberger, D. L.; Nebesny, K. W.; Ray, C. D.; Huffman,D. R.; Lamb, L. D. Chem. Phys. Lett. 1991, 176, 203.
115. Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase. http://cccbdb.nist.gov (Accessed July 1, 2008).
116. Godbout, N.; Salahub, D. R.; Andzelm, J.; Wimmer, E. Can. J. Chem. 1992, 70, 560.
117. Schafer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829.
118. Weigend, F.; Kohn, A.; Hattig, C. J. Chem. Phys. 2002,116,3175.
119. Weigend, F.; Haser, M.; Patzelt, H.; Ahlrichs, R. Chem. Phys. Lett. 1998, 294, 143.
120. Hedberg, K.; Hedberg, L.; Bethune, D.; Brown, C. A.; Dorn, H. C.; Johnson, R. D.; de Vries, M. Science 1991, 254, 410.
121. Jeziorska, M.; Jankowski, P.; Szalewicz, K.; Jeziorski, B.J. Chem. Phys. 2000, 113, 2957.
122. Hinde, R. J. Chem. Phys. 2008, 128, 154308.
123. Bemish, R. J.; Oudejans, L.; Miller, R. E.; Moszynski, R.; Heijmen, T. G. A.; Korona, T.; Wormer, P. E. S.; van der Avoird, A. J. Chem. Phys. 1998, 109, 8968.
124. Olthof, E. H. T.; van der Avoird, A.; Wormer, P. E. S. J. Chem. Phys. 1995, 104, 832.
125. Download Cartesian Coordinates. http://www.cochem2.tutkie. tut.ac.jp/Fuller/higher/higherE.html (Accessed December23,2008).
126. Xu, M.; Sebastianelli, F.; Bacic, Z.; Lawler, R.; Turrob, N. J. J. Chem. Phys. 2008, 128, 011101.