Structure, stability, thermodynamic properties, and IR spectra of the protonated water decamer H+(H2O)10

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 113, Issue 32, 2009, Pages 9237-9242

  Karthikeyan, S ^a   Kim, Kwang S ^a  

^a Pohang University of Science and Technology (POSTECH)   (South Korea)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

3D STRUCTURE; CAGE STRUCTURES; CCSD; COMPLETE BASIS SET LIMIT; COUPLED-CLUSTER THEORY; HYDROGEN ATOMS; IR SPECTRUM; LOW TEMPERATURES; PERTURBATIVE TRIPLE EXCITATIONS; PROTONATED; PROTONATED WATER CLUSTERS; SECOND ORDER PERTURBATION THEORY; THREE DIMENSIONAL (3D) STRUCTURES; TWO DIMENSIONAL (2D) STRUCTURE; ZERO-POINT ENERGIES;

BINDING SITES; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; FARM BUILDINGS; HYDROGEN; ISOMERS; NUCLEAR ENERGY; PERTURBATION TECHNIQUES; POTENTIAL ENERGY; THERMODYNAMIC STABILITY; THREE DIMENSIONAL;

BINDING ENERGY;

POLYMER; PROTON; WATER;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; CONFORMATION; INFRARED SPECTROPHOTOMETRY; QUANTUM THEORY; TEMPERATURE; THERMODYNAMICS; VIBRATION;

MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR CONFORMATION; POLYMERS; PROTONS; QUANTUM THEORY; SPECTROPHOTOMETRY, INFRARED; TEMPERATURE; THERMODYNAMICS; VIBRATION; WATER;

EID: 68549083581     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp9042182     Document Type: Article

References (77)

1. 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.
2. (a) Miyazaki, M.; Fujii, A.; Ebata, T.; Mikami, N. Science 2004, 304, 1134.
3. (b) 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.
4. (a) Asmis, K. R.; Pivonka, N. L.; Santambrogio, G.; Brummer, M.; Kaposta, C.; Neumark, D. M.; Wöste, L. Science 2003, 299, 1375.
5. (b) Wu, C. C.; Lin, C. K.; Chang, H. C.; Jiang, J. C.; Kuo, J. L.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 2005, 122, 07431.
6. (c) 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.
7. (a) Park, M.; Shin, I.; Singh, N. J.; Kim, K. S. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 1069.
8. (b) Lee, H. M.; Tarakeshwar, P.; Park, J. W.; Kolaski, M. R.; Yoon, Y. J.; Yi, H. -B.; Kim, W. Y.; Kim, K. S. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 2949.
9. (c) Christie, R. A.; Jordan, K. D. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 8376.
10. Shin, I.; Park, M.; Min, S. K.; Lee, E. C.; Suh, S. B.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2006, 125, 234305.
11. Karthikeyan, S.; Park, M.; Shin, I.; Kim, K. S. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 10120.
12. Karthikeyan, S.; Kim, K. S. Mol. Phys. 2009, 107, 1169.
13. Singh, N. J.; Park, M.; Min, S. K.; Suh, S. B.; Kim, K. S. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 3795.
14. Eigen, M.; Maeyer, L. D. Proc. R. Soc. London, Ser. A 1958, A 247, 505.
15. Zundel, G.; Metzer, H. Z. Phys. Chem. (Munich) 1968, 58, 225.
16. (a) Ojamäe, L.; Shavitt, I.; Singer, S. J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 5547.
17. (b) Hodges, M. P.; Wales, D. J. Chem. Phys. Lett. 2000, 324, 279.
18. (c) 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.
19. (d) James, T.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2005, 122, 134306.
20. (e) Kuo, J. -L.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 2005, 122, 024516.
21. (f) Wei, D.; Salahub, D. R. J. Chem. Phys. 1997, 106, 6086.
22. (g) Valeev, E. F.; Schaefer, H. F., III J. Chem. Phys. 1998, 108, 7197.
23. (h) Iyengar, S. S. J. Chem Phys. 2007, 126, 216101.
24. (i) Petersen, M. K.; Iyengar, S. S.; Burnham, C. J.; Day, T. J. F.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. 2004, 108, 14804.
25. (j) McCoy, A. B.; Huang, X.; Carter, S.; Landeweer, M. Y.; Bowman, J. M. J. Chem. Phys. 2005, 122, 061101.
26. (k) McCunn, L. R.; Roscioli, J. R.; Johnson, M. A.; McCoy, A. B. J. Phys. Chem. 2008, 112, 321.
27. (a) Pribble, R. N.; Zwier, T. S. Science 1994, 265, 75.
28. (b) Gruenloh, C. J.; Carney, J. R.; Arrington, C. A.; Zwier, T. S.; Fredericks, S. Y.; Jordan, K. D. Science 1997, 276, 1678.
29. (c) Buck, U.; Ettischer, I.; Melzer, M.; Buch, V.; Sadlej, J. J. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 2578.
30. (d) Sadlej, J.; Buch, V.; Kazimirski, J. K.; Buck, U. J. Phys. Chem. 1999, 103, 4933.
31. (e) Kim, K. S.; Tarakeshwar, P.; Lee, J. Y. Chem. Rev. 2000, 100, 4145.
32. (f) Buck, U.; Huisken, F. Chem. Rev. 2000, 100, 3863.
33. (g) Steinbach, C.; Andersson, P.; Melzer, M.; Kazimirski, J. K.; Buck, U.; Buch, V. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 3320.
34. (a) Kim, K. S.; Dupuis, M.; Lie, G. C.; Clementi, E. Chem. Phys. Lett. 1986, 131, 451.
35. (b) Kim, J.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 1998, 109, 5886.
36. (c) Ojamae, L.; Shavitt, I.; Singer, S. J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 5547.
37. (d) Maheshwary, S.; Patel, N.; Sathyamurthy, N.; Kulkarni, A. D.; Gadre, S. R. J. Phys. Chem. A 2001, 104, 10525.
38. (e) Fanourgakis, G. S.; Apra, E; Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 2004, 121, 2655.
39. (f) Lenz, A.; Ojamae, L. J. Phys. Chem. 2006, 110, 13388.
40. (a) Hammer, N. I.; Shin, J. W.; Headrick, J. M.; Diken, E. G.; Roscioli, J. R.; Weddle, G. H.; Johnson, M. A Science 2004, 306, 675.
41. (b) Paik, D. H.; Lee, I. R.; Yang, D. S.; Baskin, J. S.; Zewail, A. H. Science 2004, 306, 672.
42. (c) Verlet, J. R. R.; Bragg, A. E.; Kammrath, A.; Cheshnovsky, O.; Neumark, D. M. Science 2005, 307, 5706.
43. (d) Hammer, N. I.; Roscioli, J. R.; Johnson, M. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 7896.
44. (a) Lee, H. M.; Suh, S. B.; Tarakeshwar, P.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2005, 122, 044309.
45. (b) Lee, H. M.; Lee, S.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2003, 119, 187.
46. (c) Suh, S. B.; Lee, H. M.; Kim, J.; Lee, J. Y.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2000, 113, 5273.
47. (d) Jordan, K. D.; Wang, F. Annu. Rev. Phys. Chem. 2003, 54, 367.
48. (a) Nicely, A. L.; Miller, D. J.; Lisy, J. M. J. Am. Chem. Soc., in press,
49. (b) Lisy, J. M. Int. Rev. Phys. Chem. 1997, 16, 267.
50. (c) Vaden, T. D.; Forinash, B.; Lisy, J. M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 4628.
51. (d) Kim, J.; Lee, S.; Cho, S. J.; Mhin, B. J.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 1995, 102, 839.
52. (e) Lee, H. M.; Kim, J.; Lee, S.; Mhin, B. J.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 1999, 111, 3995.
53. (f) Kolaski, M.; Lee, H. M.; Choi, Y. C.; Kim, K. S.; Tarakeshwar, P.; Miller, D. J.; Lisy, J. M. J. Chem. Phys. 2007, 126, 074302.
54. (g) Lee, H. M.; Tarakeshwar, P.; Park, J. W.; Kolaski, M. R.; Yoon, Y. J.; Yi, H.-B.; Kim, W. Y.; Kim, K. S. J. Phys. Chem. A. 2004, 108, 2949.
55. (h) Karthikeyan, S.; Singh, J. N.; Park, M.; Kumar, R.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2008, 128, 244304.
56. (i) Karthikeyan, S.; Singh, J. N.; Kim, K. S. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 6527.
57. (a) Lee, H. M.; Suh, S. B.; Lee, J. Y.; Tarakeshwar, P.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9759.
58. (b) Lee, H. M.; Suh, S. B.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2001, 114, 10749.
59. (a) Li, Z.; Scheraga, H. A Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 6611.
60. (b) Day, P. N.; Pachter, R.; Gordon, M. S.; Merrill, G. N. J. Chem. Phys. 2000, 12, 2063.
61. Elstner, M.; Porezag, D.; Jungnickel, G.; Eisner, J.; Haugk, M.; Frauenheim, T.; Suhai, S.; Seifert, G. Phys. Rev. B 1998, 58, 7260.
62. (a) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
63. (b) Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
64. 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.; and Pople, J. A. Gaussian 03, Revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
65. Werner, H. -J.; Knowles, P. J.; Lindh, R.; Manby, F. R.; Schutz, M.; Celani, P.; Korona, T.; Rauhut, G.; Amos, R. D.; Bernhardsson, A.; Berning, A.; Cooper, D. L.; Deegan, M. J. O.; Dobbyn, A. J.; Eckert, F.; Hampel, C.; Hetzer, G.; Lloyd, A. W.; McNicholas, S. J.; Meyer, W.; Mura, M. E.; Nicklass, A.; Palmieri, P.; Pitzer, R.; Schumann, U.; Stoll, H.; Stone, A. J.; Tarroni, R.; Thorsteinsson, T. MOLPRO, version 2006.1, a package of ab initio programs, see http://www.molpro.net.
66. Lee, S. J.; Chung, H. Y.; Kim, K. S. Bull. Korean Chem. Soc. 2004, 25, 1061.
67. (a) Helgaker, T.; Ruden, T. A.; Jorgensen, P.; Olsen, J.; Klopper, W. J. Phys. Org. Chem. 2004, 17, 913.
68. (b) Helgaker, T.; Klopper, W.; Koch, H.; Noga, J. J. Chem. Phys. 1997, 106, 9639-9646.
69. (a) Min, S. K.; Lee, E. C.; Lee, H. M.; Kim, D. Y.; Kim, D.; Kim, K. S. J. Comput. Chem. 2008, 29, 1208.
70. (b) Lee, E. C.; Kim, D.; Jurečka, P.; Tarakeshwar, P.; Hobza, P.; Kim, K. S. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 3446.
71. (a) Császár, A. G.; Allen, W. D.; Schaefer III, H. F. J. Chem. Phys. 1998, 108, 9751.
72. (b) Sinnokrot, M. O.; Sherrill, C. D. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 10200.
73. (a) Benedict, W. S.; Gailar, G.; Plyler, E. K. J. Chem. Phys. 1956, 24, 1139.
74. (b) Fraley, P. E.; Rao, K. N. J. Mol. Spectrosc. 1969, 29, 348.
75. (a) Kim, K. S.; Mhin, B. J.; Choi, U.-S.; Lee, K. J. Chem. Phys. 1992, 97, 6649.
76. (b) Kim, J.; Lee, J. Y.; Lee, S.; Mhin, B. J.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 1995, 102, 310.
77. Pak, C.; Lee, H. M.; Kim, J. C.; Kim, D.; Kim, K. S. Struct. Chem. 2005, 16, 187.