On the structure of ionic liquids: Comparisons between electronically polarizable and nonpolarizable models i

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 20, 2010, Pages 6905-6921

  Yan, Tianying ^a   Wang, Yanting ^b   Knox, Craig ^c  

^a NANKAI UNIVERSITY   (China)

^b INSTITUTE OF THEORETICAL PHYSICS   (China)

^c UNIVERSITY OF UTAH   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPUTER SIMULATION; CRYSTAL STRUCTURE; DISTRIBUTION FUNCTIONS; ELECTROSTATICS; HYDROGEN BONDS; IONIZATION OF LIQUIDS; MOLECULAR DYNAMICS; NEGATIVE IONS; POLARIZATION;

CENTER-OF-MASS; CHARGE-DIPOLE; DIPOLE DIPOLE INTERACTIONS; DYNAMICAL PROPERTIES; ELECTRONIC-POLARIZABILITY; ELECTROSTATIC INTERACTIONS; HYDROGEN BONDINGS; IMIDAZOLIUM; IMIDAZOLIUM RING; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; NON-POLAR; ORDER PARAMETER; PACKING PATTERNS; PARTIAL RADIAL DISTRIBUTION FUNCTIONS; POLAR HEAD; POLARIZABLE MODEL; SPATIAL CORRELATIONS; SPATIAL HETEROGENEITY;

IONIC LIQUIDS;

EID: 77952777779     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp9089112     Document Type: Article

References (172)

1. Rogers, R. D.; Seddon, K. R. Science 2003, 302, 792
2. Dupont, J.; Suarez, P. A. Z. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 2441
3. Weingärtner, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 654
4. Haumann, M.; Riisager, A. Chem. Rev. 2008, 108, 1474
5. Rogers, R. D.; Voth, G. A. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 1077
6. Hardacre, C.; Holbrey, J. D.; Jane McMath, S. E.; Bowron, D. T.; Soper, A. K. J. Chem. Phys. 2003, 118, 273
7. Hardacre, C.; Jane McMath, S. E.; Nieuwenhuyzen, M.; Bowron, D. T.; Soper, A. K. J. Phys.: Condens. Matter 2003, 15, S159
8. Deetlefs, M.; Hardacre, C.; Nieuwenhuyzen, M.; Padua, A. A. H.; Sheppard, O.; Soper, A. K. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 12055
9. Hardacre, C.; Holbrey, J. D.; Mullan, C. L.; Nieuwenhuyzen, M.; Youngs, T. G. A.; Bowron, D. T. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 8049
10. Soper, A. K. Chem. Phys. 1996, 202, 295
11. Hanke, C. G.; Price, S. L.; Lynden-Bell, R. M. Mol. Phys. 2001, 99, 801
12. Wilkes, J. S.; Zaworotko, M. J. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1992, 965
13. Kölle, P.; Dronskowski, R. Inorg. Chem. 2004, 43, 2803
14. Jodry, J. J.; Mikami, K. Tetrahedron Lett. 2004, 45, 4429
15. Huang, J.-F.; Chen, P.-Y.; Sun, I.-W.; Wang, S. P. Spectrosc. Lett. 2001, 34, 591
16. Antony, J. H.; Mertens, D.; Breitenstein, T.; Dölle, A.; Wasserscheid, P.; Carper, W. R. Pure Appl. Chem. 2004, 76, 255
17. de Andrade, J.; Böes, E. S.; Stassen, H. J. Phys. Chem. B. 2009, 113, 7541
18. Bühl, M.; Chaumont, A.; Schurhammer, R.; Wipff, G. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18591
19. Dieter, M. K.; Dymek, C. J., Jr.; Heimer, N. E.; Rovang, J. W.; Wilkes, J. S. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 2722
20. Wang, Y.; Li, H.; Han, S. J. Chem. Phys. 2005, 123, 174501
21. Wang, Y.; Li, H.; Han, S. J. Chem. Phys. 2006, 124 044504
22. Tsuzuki, S.; Tokuda, H.; Hayamizu, K.; Watanabe, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 16474
23. Chang, H.-C.; Jiang, J.-C.; Tsai, W.-C.; Chen, G.-C.; Lin, S. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3302
24. Wulf, A.; Fumino, K.; Michalik, D.; Ludwig, R. ChemPhysChem. 2007, 8, 2265
25. Fumino, K.; Wulf, A.; Ludwig, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 3830
26. Del Pópolo, M. G.; Lynden-Bell, R. M.; Kohanoff, J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 5895
27. Qiao, B.; Krekeler, C.; Berger, R.; Site, L. D.; Holm, C. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 1743
28. Umebayashi, Y.; Fujimori, T.; Sukizaki, T.; Asada, M.; Fujii, K.; Kanzaki, R.; Ishiguro, S. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 8976
29. Margulis, C. J.; Stern, H. A.; Berne, B. J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12017
30. Del Pópolo, M. G.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 1744
31. Canongia Lopes, J. N.; Pádua, A. A. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 7485
32. Hamaguchi, H.; Ozawa, R. In Advances in Chemical Physics; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 2005; Vol. 131, pp 85.
33. Fujii, K.; Fujimori, T.; Takamuku, T.; Kanzaki, R.; Umebayashi, Y.; Ishiguro, S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 8179
34. Katsyuba, S. A.; Zvereva, E. E.; Vidisi, A.; Dyson, P. J. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 352
35. Wang, Y.; Voth, G. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12192
36. Wang, Y.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18601
37. Wang, Y.; Jiang, W.; Yan, T.; Voth, G. A. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 1193
38. Izvekov, S.; Parrinello, M.; Burnham, C. J.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2004, 120, 10896
39. Wang, Y.; Izvekov, S.; Yan, T.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3564
40. Rebelo, L. P. N.; Canongia Lopes, J. N.; Esperancia, J. M. S. S.; Guedes, H. J. R.; Aachwa, J.; Najdanovic-Visak, V.; Visak, Z. P. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 1114
41. Canongia Lopes, J. N.; Costa Gomes, M. F.; Pádua, A. A. H. J. Phys. Chem. B. 2006, 110, 16816
42. Pádua, A. A. H.; Costa Gomes, M. F.; Canongia Lopes, J. N. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 1087
43. Wang, Y.; Jiang, W.; Voth, G. A. In Ionic Liquids IV Not Just Solvents Anymore; Brennecke, J. F.; Rogers, R. D.; Kenneth, R., Eds.; ACS Symposium Series 975; American Chemical Society: Washington, DC, 2007.
44. Bhargava, B. L.; Devane, R.; Klein, M. L.; Balasubramanian, S. Soft Matter 2007, 3, 1395
45. Chiappe, C. Monatsh. Chem. 2007, 138, 1035
46. Xiao, D.; Rajian, J. R.; Li, S.; Bartsch, R. A.; Quitevis, E. L. J. Phys. Chem. B. 2006, 110, 16174
47. Xiao, D.; Rajan, J. R.; Cady, A.; Li, S.; Bartsch, R. A.; Quitevis, E. L. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4669
48. Xiao, D.; Rajian, J. R.; Hines, L. G., Jr.; S., L.; Bartsch, R. A.; Quitevis, E. L. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13316
49. Shigeto, S.; Hamaguchi, H. Chem. Phys. Lett. 2006, 427, 329
50. Iwata, K.; Okajima, H.; Saha, S.; Hamaguchi, H. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 1174
51. Triolo, A.; Russina, O.; Bleif, H. J.; Cola, E. D. J. Phys. Chem. B. 2007, 111, 4641
52. Triolo, A.; Russina, O.; Fazio, B.; Triolo, R.; Cola, E. D. Chem. Phys. Lett. 2008, 457, 362
53. Pott, T.; Méléard, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 5469
54. Triolo, A.; Russina, O.; Fazio, B.; Appetecchi, G. B.; Carewska, M.; Passerini, S. J. Chem. Phys. 2009, 130, 164521
55. Russina, O.; Triolo, A.; Gontrani, L.; Caminiti, R.; Xiao, D.; Hines Jr, L. G.; Bartsch, R. A.; Quitevis, E. L.; Plechkova, N.; Seddon, K. R. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 424121
56. Atkin, R.; Warr, G. G. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 4164
57. Mandal, P. K.; Sarkar, M.; Samanta, A. J. Phys. Chem. A. 2004, 108, 9048
58. Samanta, A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 13704
59. Yamamoto, K.; Tani, M.; Hangyo, M. J. Phys. Chem. B. 2007, 111, 4854
60. Turton, D.; Hunger, J.; Stoppa, A.; Hefter, G.; Thoman, A.; Walther, M.; Buchner, R.; Wynne, K. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11140
61. Ichikawa, T.; Yoshio, M.; Hamasaki, A.; Mukai, T.; Ohbo, H.; Kato, T. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10662
62. Holbrey, J. D.; Reichert, W. M.; Nieuwenhuyzen, M.; Sheppard, O.; Hardacre, C.; Rogers, R. D. Chem Commun 2003
63. Deetlefs, M.; Hardacre, C.; Nieuwenhuyzen, M.; Sheppard, O.; Soper, A. K. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1593
64. Wu, J. J.; Li, N.; Li, K. A.; Liu, F. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 8134
65. Tsuzuki, S.; Mikami, M.; Yamada, S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8656
66. Wilkes, J. S.; Zaworotko, M. J. Supramol. Chem. 1993, 1, 191
67. Choudhury, A. R.; Winterton, N.; Steiner, A.; Cooper, A. I.; Johnson, K. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16792
68. Mele, A.; Romanó, G.; Giannone, M.; Ragg, E.; Fronza, G.; Raos, G.; Marcon, V. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 1123
69. Li, H.; Boatz, J. A.; Gordon, M. S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 392
70. Hunt, P. A.; Gould, I. R. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 2269
71. Micaelo, N. M.; Baptisa, A. M.; Soares, C. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 14444
72. de Andrade, J.; Bö;es, E. S.; Stassen, H. J. Phys. Chem. B. 2008, 112, 8966
73. Bhargava, B. L.; Balasubramanian, S. Chem. Phys. Lett. 2006, 417, 486
74. de Andrade, J.; Bö;es, E. S.; Stassen, H. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 13344
75. Margulis, C. J. Mol. Phys. 2004, 102, 829
76. Shim, Y.; Choi, M. Y.; Kim, H. J. J. Chem. Phys. 2005, 122 044510
77. Shim, Y.; Choi, M. Y.; Kim, H. J. J. Chem. Phys. 2005, 122 044511
78. Urahata, S. M.; Ribeiro, M. C. C. J. Chem. Phys. 2005, 122 024511
79. Alavi, S.; Thompson, D. L. J. Chem. Phys. 2005, 122, 154704
80. Alavi, S.; Thompson, D. L. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18127
81. Bhargava, B. L.; Balasubramanian, S. J. Chem. Phys. 2005, 123, 144505
82. Borodin, O.; Smith, G. D. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 11481
83. Agrawal, P. M.; Rice, B. M.; Zhang, L.; Velardez, G. F.; Thompson, D. L. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 5721
84. Hu, Z.; Margulis, C. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 831
85. Hu, Z.; Margulis, C. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 11025
86. Urahata, S. M.; Ribeiro, M. C. C. J. Chem. Phys. 2006, 124 074513
87. Chang, T. M.; Dang, L. X. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 2027
88. Morrow, T. I.; Maginn, E. J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12807
89. Urahata, S. M.; Ribeiro, M. C. C. J. Chem. Phys. 2004, 120, 1855
90. Yan, T.; Burnham, C. J.; Del Pópolo, M. G.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11877
91. Liu, Z.; Huang, S.; Wang, W. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 12978
92. Canongia Lopes, J. N.; Deschamps, J.; Pádua, A. A. H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2038
93. Liu, Z.; Wu, X.; Wang, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1096
94. Liu, Z.; Chen, T.; Bell, A.; Smit, B. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 4572
95. Wu, X.; Liu, Z.; Huang, S.; Wang, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 2771
96. Cadena, C.; Zhao, Q.; Snurr, R. Q.; Maginn, E. J. J. Phys. Chem. B. 2006, 110, 2821
97. Liu, X.; Zhang, S.; Zhou, G.; Wu, G.; Yuan, X.; Yao, X. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 12062
98. Canongia Lopes, J. N.; Deschamps, J.; H., P. A. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11250
99. Canongia Lopes, J. N.; Pádua, A. A. H.; Shimizu, K. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 5039
100. Liu, X.; Zhang, S.; Zhou, G.; Wu, G.; Yu, X.; X., Y. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 12062
101. Liu, X.; Zhou, G.; Zhang, S.; Wu, G.; Yu, G. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 5658
102. Zhou, G.; Liu, X.; Zhang, S.; Yu, G.; He, H. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7078
103. Sambasivarao, S. V.; Acevedo, O. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1038
104. Canongia Lopes, J. N.; Pádua, A. A. H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16893
105. Canongia Lopes, J. N.; Pádua, A. A. H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 19586
106. Shimizu, K.; Almantariotis, D.; Costa Gomes, M. F.; Pádua, A. A. H.; Canongia Lopes, J. N. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 3592
107. Bhargava, B. L.; Balasubramanian, S. J. Chem. Phys. 2007, 127, 114510
108. Youngs, T. G. A.; Hardacre, C. ChemPhysChem 2008, 9, 1548
109. Köddermann, T.; Paschek, D.; Ludwig, R. ChemPhysChem 2007, 17, 2464
110. Malvaldi, M.; Chiappe, C. J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20 035108
111. Jiang, W.; Wang, Y.; Yan, T.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 1132
112. Bedrov, D.; Borodin, O.; Li, Z.; Smith, G. D. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 4984.
113. Hunt, P. A.; Kirchner, B.; Welton, T. Chem.-Eur. J. 2006, 12, 6762
114. Schröder, C.; Steinhauser, O. J. Chem. Phys. 2008, 128, 224503
115. Hunt, P. A. Mol. Simul. 2006, 32, 1
116. Bhargava, B. L.; Balasubramanian, S.; Klein, M. L. Chem. Commun. 2008
117. Gray-Weale, A. Aust. J. Chem. 2009, 62, 288
118. Maginn, E. J. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 373101
119. Kowsari, M. H.; Alavi, S.; Ashrafizaadeh, M.; Najafi, B. J. Chem. Phys. 2008, 129, 224508
120. Del Pópolo, M. G.; Kohanoff, J.; Lynden-Bell, R. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 8798
121. Thar, J.; Brehm, M.; Seitsonen, A. P.; Kirchner, B. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 15129
122. Prado, C. E. R.; Del Pópolo, M. G.; Youngs, T. G. A.; Kohanoff, J.; Lynden-Bell, R. M. Mol. Phys. 2006, 104, 2477
123. Krekeler, C.; Dommert, F.; Schmidt, J.; Zhao, Y. Y.; Holm, C.; Berger, R.; Delle Site, L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 1817
124. Youngs, T. G. A.; Del Pópolo, M. G.; Kohanoff, J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 5697
125. Wilson, M.; Madden, P. A. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 4023
126. Madden, P. A.; Wilson, M. J. Phys.: Condens. Matter 2000, 12, A95
127. Saboungi, M.-L.; Rahman, A.; Halley, J. W.; Blander, M. J. Chem. Phys. 1988, 88, 5818
128. Wilson, M.; Madden, P. A. Mol. Phys. 1997, 92, 197
129. Hutchinson, F.; Rowley, A. J.; Walters, M. K.; Wilson, M.; Madden, P. A.; Wasse, J. C.; Salmon, P. S. J. Chem. Phys. 1999, 111, 2028
130. Morgan, B.; Madden, P. A. J. Chem. Phys. 2004, 120, 1402
131. Ribeiro, M. C. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9520
132. Jacucci, G.; McDonald, I. R.; Rahman, A. Phys. Rev. A 1976, 13, 1581
133. Lynden-Bell, R. M.; Del Pópolo, M. G.; Youngs, T. G. A.; Kohanoff, J.; Hanke, C. G.; Harper, J. B.; Pinilla, C. C. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 1138
134. Kobmann, S.; Thar, J.; Kirchner, B.; Hunt, P. A.; Welton, T. J. Chem. Phys. 2006, 124, 174506
135. Zorn, D. D.; Boatz, J. A.; Gordon, M. S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 11110
136. Hardacre, C.; Holbrey, J. D.; Nieuwenhuyzen, M.; Youngs, T. G. A. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 1146
137. Stone, A. J. The Theory of Intermolecular Forces; Oxford University Press: Oxford, 1996.
138. Gray-Weale, A.; Madden, P. A. Mol. Phys. 2003, 101, 1761
139. Applequist, J.; Carl, J. R.; Fung, K.-K. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 2952
140. Thole, B. T. Chem. Phys. 1981, 59, 341
141. Burnham, C. J.; Li, J.; Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 1999, 110, 4566
142. Yan, T.; Wang, Y.; Knox, C. J. Phys. Chem. B. [Online early release.] DOI: jp908914d.
143. van Duijnen, P. T.; Swart, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 2399
144. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 03, C. 01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
145. Yan, T.; Li, S.; Jiang, W.; Gao, X. P.; Xiang, B.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 1800
146. Bayly, C. I.; Cieplak, P.; Cornell, W. D.; Kollman, P. A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 10269
147. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9620
148. Jiang, W.; Yan, T.; Wang, Y.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 3121
149. Smith, W.; Forester, T. R. The DL-POLY Molecular Simulation Package; http://www.dl.ac.uk/TCSC/Software/DL-POLY/main.html, 1999.
150. Smith, W. Comput. Phys. Commun. 1992, 67, 392
151. Smith, W. CCP5 Information Quarterly. 1982, 4, 13
152. Nymand, T. M.; Linse, P. J. Chem. Phys. 2000, 112, 6152
153. Aguado, A.; Madden, P. A. J. Chem. Phys. 2003, 119, 7471
154. Toukmaji, A.; Sagui, C.; Board, J.; Darden, T. J. Chem. Phys. 2000, 113, 10913
155. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M. J.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179
156. Melchionna, P.; Cicocoti, G.; Holian, B. Mol. Phys. 1993, 78, 533
157. Nosé, S. J. Chem. Phys. 1984, 81, 511
158. Hoover, W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695
159. Lynden-Bell, R. M. Electrochem. Commun. 2007, 9, 1857
160. Lynden-Bell, R. M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 10800
161. Lynden-Bell, R. M. J. Chem. Phys. 2008, 129, 204503
162. Streeter, I.; Lynden-Bell, R. M.; Compton, R. G. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 14538
163. Lynden-Bell, R. M.; Young, T. G. A. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 424120
164. La Violette, R. A.; Budzien, J. L.; Stillinger, F. H. J. Chem. Phys. 2000, 112, 8072
165. Siqueira, L. J. A.; Ribeiro, M. C. C. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 11776
166. Nakano, H.; Yamamoto, T.; Kato, S. J. Chem. Phys. 2010, 132 044106
167. Katayanagi, H.; Hayashi, S.; Hamaguchi, H.; Nishikawa, K. Chem. Phys. Lett. 2004, 392, 460
168. Kuo, J.-L.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 2005, 122 024516
169. Burnham, C. J.; Petersen, M. K.; Day, T. J. F.; Iyengar, S. S.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2006, 122 024327
170. Jiang, W.; Wang, Y.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4812
171. Sprik, M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 2283
172. Ahlström, P.; Wallqvist, A.; Engström, S.; Jöhnsson, B. Mol. Phys. 1989, 68, 563