Molecular simulation of ion-specific effects in confined electrolyte solutions using polarizable forcefields

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 114, Issue 28, 2010, Pages 12245-12257

  Cazade, P A ^a   Dweik, J ^a   Coasne, B ^a   Henn, F ^a   Palmeri, J ^b  

^a UNIV MONTPELLIER   (France)

^b UNIVERSITÉ PAUL SABATIER   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AQUEOUS ELECTROLYTE SOLUTIONS; BULK ELECTROLYTES; BULK WATER; CONFINED SOLUTIONS; DENSITY OF WATER; DYNAMICAL PROPERTIES; ELECTROLYTE SOLUTIONS; FORCEFIELDS; HALIDE SOLUTIONS; HYDROPHOBIC EFFECT; HYDROPHOBIC NANOPORES; IONIC SPECIES; MOLECULAR SIMULATIONS; NANO CHANNELS; NANO SCALE; POLARIZABILITIES; SELF-DIFFUSIVITY; SMALL SIZE; SPECIFIC EFFECTS; STRUCTURE AND DYNAMICS; WATER-AIR INTERFACE;

ELECTROLYTES; HYDROPHOBICITY; IONIZATION OF LIQUIDS; MOLECULAR DYNAMICS; NEGATIVE IONS;

PHASE INTERFACES;

EID: 77954730162     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp103880s     Document Type: Article

References (112)

1. Shannon, M. A.; Bohn, P. W.; Elimelech, M.; Georgiadis, J. G.; Mariñas, B. J.; Mayes, A. M. Nature 2008, 452, 301-310
2. Fleury, P.; Bakalowicz, M.; de Marsily, G. J. Hydrol. 2007, 339, 79-92
3. http://news.bbc.co.uk/2/hi/europe/8161889.stm (accessed July 21, 2009).
4. Lefebvre, X.; Palmeri, J.; David, P. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16811-16824
5. Chmiel, H.; Lefebvre, X.; Mavrov, V.; Noronha, M.; Palmeri, J. Computer Simulation of Nanofiltration, Membranes and Processes. In Handbook of Theoretical and Computational Nanotechnology; Rieth, M.; Schommers, W., Eds.; American Scientific Publishers: Los Angeles, CA, 2006; Vol. 5, pp 93 - 214.
6. Caldwell, J. W.; Dang, L. X.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 9145
7. Dang, L. X.; Rice, J. E.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2481
8. Perera, L.; Berkowitz, M. L. J. Chem. Phys. 1991, 95, 7556
9. Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 4177
10. Shelly, J. C.; Sprik, M.; Klein, M. L. Langmuir 1993, 9, 916
11. Marrone, T. J.; Hartsough, D. S.; Merz, K. M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 1341
12. Gregory, J. K.; Clary, D. C.; Liu, K.; Brown, M. G.; Saykally, R. J. Science 1997, 275, 814
13. Dang, L. X.; Chang, T.-M. J. Chem. Phys. 1997, 106, 8149
14. Dang, L. X. J. Phys. Chem. 1998, 102, 620
15. Herce, D. H.; Perera, L.; Darden, T. A.; Sagui, C. J. Chem. Phys. 2005, 122, 24513-24522
16. Chang, T.-M.; Dang, L. X. Chem. Rev. 2006, 106, 1305-1322
17. Horinek, D.; Netz, R. R. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 226104
18. Jungwirth, P.; Tobias, D. J. Chem. Rev. 2006, 106, 1259-1281
19. Whitby, M.; Quirke, N. Nature Nano. 2007, 2, 87-94
20. Qiao, Y.; Cao, G.; Chen, X. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2355
21. Li, J.; Gong, X.; Lu, H.; Li, D.; Fang, H.; Zhou, R. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 3687-3692
22. Romero-Vargas Castrill, S.; Giovambattista, N.; Aksay, I. A.; Debenedetti, P. G. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 7973-7976
23. Stanley, H. E. Z. Phys. Chem. 2009, 223, 939-956
24. Nicotera, I.; Coppola, L.; Rossi, C. O.; Youssry, M.; Ranieri, G. A. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 13935-13941
25. Huang, D. M.; Cottin-Bizonne, C.; Ybert, C.; Bocquet, L. Phys. Rev. Lett. 2007, 100, 177801-177804
26. Huang, D. M.; Cottin-Bizonne, C.; Ybert, C.; Bocquet, L. Langmuir 2008, 24, 1442-1450
27. Huang, D. M.; Cottin-Bizonne, C.; Ybert, C.; Bocquet, L. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 64503-64506
28. Yang, L.; Garde, S. J. Chem. Phys. 2007, 126, 84706-84713
29. Ren, Y.; Stein, D. Nanotechnology 2008, 19, 195707-195712
30. Vácha, R.; Siu, S. W. I.; Petrov, M.; Böckmann, R. A. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 7235-7243
31. Wang, X.; Watanabe, H.; Fuji, M.; Takahashi, M. Chem. Phys. Lett. 2008, 458, 235-238
32. Hu, Z.; Jianwen, J. J. Membr. Sci. 2008, 324, 192-197
33. Haan, M.; Gwan, J. F.; Baumgertner, A. Mol. Simul. 2009, 35, 13-23
34. Nicholson, D.; Quirke, N. Mol. Simul. 2003, 29, 287-290
35. Shao, Q.; Huang, L.; Zhou, J.; Lu, L.; Zhang, L.; Lu, X.; Jiang, S.; Gubbins, K. E.; Shen, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 1896-1906
36. Ohba, T.; Kojima, N.; Kanoh, H.; Kaneko, K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 12622-12624
37. Chandler, D. Nature 2005, 437 (7059) 640-647
38. Schoch, R. B.; Han, J.; Renaud, P. Rev. Mod. Phys. 2008, 80, 840-875
39. Sparreboom, W.; van der Berg, A.; Eijkel, J. C. T. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 713-720
40. Christenson, H. K.; Claesson, P. M. Adv. Colloid Interface Sci. 2001, 91, 391-436
41. Meyer, E. E.; Rosenberg, K. J.; Israelachvili, J. Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 15739-15746
42. Xue, J. M.; Zou, X. Q.; Xie, Y. B.; Wang, Y. G. J. Phys. D: Appl. Phys. 2009, 42, 105308-105314
43. Park, J. H.; Sinnott, S. B.; Aluru, N. R. Nanotechnology 2006, 17, 895-900
44. Xu, Y.; Aluru, N. R. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 43122-43124
45. Kalra, A.; Garde, S.; Hummer, G. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 10175-10180
46. Peter, C.; Hummer, G. Biophys. J. 2005, 89, 2222-2234
47. Corry, B. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 1427-1434
48. Suk, M. E.; Aluru, N. R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 8614-8619
49. Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Phys. Chem. 1995, 99, 6208-6219
50. Dang, L. X. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6970-6977
51. Xantheas, S. S.; Dang, L. X. J. Phys. Chem. 1996, 100, 3989-3995
52. Chang, T.-M.; Dang, L. X. J. Chem. Phys. 1996, 104, 6772-6783
53. Dang, L. X. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 10388-10394
54. Dang, L. X. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8195-8200
55. Rowlinson, J. S. Liquids and Liquid Mixtures; Butterworth Scientific: London, 1982.
56. Ren, P.; Ponder, J. W. J. Comput. Chem. 2002, 23, 1497-1506
57. Bonnaud, P.; Coasne, B.; Pellenq, R. J. M. J. Phys.: Condens. Matter 2010, 22, 284110.
58. Allen, M. P.; Tildesley, D. J. Computer Simulation of Liquids; Clarendon Press: Oxford, 1987.
59. Frenkel, D.; Smit, B. Understanding Molecular Simulation, 2nd ed.; Academic Press: New York, 2002.
60. Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. E.; Simmerling, C. L.; Wang, J.; Duke, R. E.; Luo, R.; Mertz, K. M.; Pearlman, D. A.; Crowley, M.; Walker, R. C.; Zhang, W.; Wang, B.; Hayik, S.; Roitberg, A.; Seabra, G.; Wong, K. F.; Paesani, F.; Wu, X.; Brozell, S. R.;; Tsui, V.; Gohlke, H.; Yang, L.; Tan, C.; Mongan, J.; Hornak, V.; Cui, G.; Beroza, P.; Mathews, D. H.; Schafmeister, C.; Ross, W. S.; Kollman, P. A. AMBER 9; University of California: San Francisco, 2006.
61. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W.; DiNola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684
62. Alexiadis, A.; Kassinos, S. Chem. Rev. 2008, 108, 5014-5034
63. Alba-Simionesco, C.; Coasne, B.; Dosseh, G.; Dudziak, G.; Gubbins, K. E.; Radhakrishnan, R.; Sliwinska-Bartkowiak, M. J. Phys.: Condens. Matter 2006, 18, 15-68
64. Hummer, G.; Rasaiah, J. C.; Noworyta, J. Nature 2001, 414, 188
65. Koga, K.; Gao, G.; Tanaka, H.; Zeng, X. Nature 2001, 412, 802
66. Noon, W.; Ausman, K.; Smalley, R.; Ma, J. Chem. Phys. Lett. 2002, 355, 445
67. Kolesnikov, A.; Zanotti, J.; Loong, C.; Thiyagarajan, P.; Moravsky, A.; Loutfy, R.; Burnham, C. Phys. Rev. Lett. 2004, 93
68. Mukherjee, B.; Maiti, P. K.; Dasgupta, C.; Sood, A. ACS Nano 2008, 2, 1189
69. Koga, K.; Gao, G. T.; Tanaka, H.; Zeng, X. C. Nature 2001, 412, 802
70. Noon, W. H.; Ausman, K. D.; Smalley, R. E.; Ma, J. P. Chem. Phys. Lett. 2002, 355, 445
71. Fenn, E. E.; Wong, D. B.; Fayer, M. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 15243-15248
72. Trudeau, T. G.; Jena, K. C.; Hore, D. K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20002-20008
73. Argyris, D.; Cole, D. R.; Striolo, A. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 19591-19600
74. Argyris, D.; Cole, D. R.; Striolo, A. Langmuir 2009, 25, 8025-8035
75. Giovambattista, N.; Rossky, P. J.; Debenedetti, P. G. Phys. Rev. E 2006, 73, 41604-41617
76. Gallo, P.; Rapinesi, M.; Rovere, M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 369-375
77. Argyris, D.; Tummala, N. R.; Striolo, A.; Cole, D. R. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 13587-13599
78. Wang, H.-J.; Xi, X.-K.; Kleinhammes, A.; Wu, Y. Science 2008, 322, 80-83
79. Gallo, P.; Ricci, M. A.; Rovere, M. J. Chem. Phys. 2002, 116, 342
80. Alba-Simionesco, C.; Dosseh, G.; Dumont, E.; Frick, B.; Geil, B.; Morineau, D.; Teboul, V.; Xia, Y. Eur. Phys. J. E 2003, 19, 28
81. Morineau, D.; Alba-Simionesco, C. J. Chem. Phys. 2003, 188, 9389
82. Bouazizi, S.; Hammami, F.; Nasr, S.; Bellissent-Funel, M.-C. J. Mol. Struct. 2008, 892, 47
83. Ohtomo, N.; Arakawa, K. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1980, 53, 1789
84. Ohtaki, H.; Radnai, T. Chem. Rev. 1993, 93, 1157
85. Lee, S. H.; Rasaiah, J. C. J. Phys. Chem. 1996, 100, 1420
86. Soper, A. K.; Neilson, G. W.; Enderby, A. C.; Howe, R. A. J. Phys. C: Solid State Phys. 1977, 10, 1793
87. Ramos, S.; Neilson, G. W.; Barnes, A. C.; Buchanan, P. J. Chem. Phys. 2005, 123, 214501
88. Mason, P. E.; Ansell, S.; Neilson, G. W. J. Phys.: Condens. Matter 2006, 18, 8437
89. Zhu, S. B.; Robinson, G. W. J. Chem. Phys. 1992, 97, 4336
90. Loeffler, H. H.; Rode, B. M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 110
91. Varma, S.; Rempe, S. B. Biophys. Chem. 2006, 124, 192
92. Webb, M. B.; Garofalini, S. H.; Scherer, G. W. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 9886
93. Dong, H.; Liu, W.; Doren, D. J.; Wood, R. H. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 13552-13560
94. Öhrn, A.; Karlström, G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8452-8459
95. Mancinelli, R.; Botti, A.; Bruni, F.; Ricci, M. A.; Soper, A. K. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2959
96. Hahn, K.; Kärger, J. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 5766-5771
97. Liu, Y. C.; Moore, J. D.; Chen, Q.; Roussel, T. J.; Wang, Q.; Gubbins, K. E. diffusion-fundamentals.org 2009, 11, 1-19
98. Moore, J. D.; Palmer, J. C.; Liu, Y. C.; Roussel, T. J.; Brennan, J. K.; Gubbins, K. E. Appl. Surf. Sci. 2010, 256, 5131
99. Dubbeldam, D.; Snurr, R. Q. Mol. Simul. 2007, 33, 305-325
100. Schoen, M.; Cushman, J. H.; Diestler, D. J.; Rhykerd, C. L. J. Chem. Phys. 1988, 88, 1394
101. Diestler, D. J.; Schoen, M.; Hertzner, A. W.; Cushman, J. H. J. Chem. Phys. 1991, 95, 5432
102. Krishnan, S. H.; Ayappa, K. G. J. Chem. Phys. 2003, 118, 690
103. Coasne, B.; Jain, S. K.; Gubbins, K. E. Mol. Phys. 2006, 104, 3491-3499
104. Allen, T. W.; Kuyucak, S.; Chung, S. H. J. Chem. Phys. 1999, 111, 7985-7999
105. Berezhkovskii, A.; Hummer, G. Phys. Rev. Lett. 2002, 89 064503-064506
106. Mukherjee, B.; Maiti, P. K.; Dasgupta, C.; Sood, A. K. J. Chem. Phys. 2007, 126, 124704-124711
107. Liu, Y.; Wang, Q. Phys. Rev. B 2005, 72 085420-085423
108. AlaNissila, T.; Ferrando, R.; Ying, S. C. Adv. Phys. 2002, 51, 949-1078
109. Liu, Y. C.; Shen, J. W.; Gubbins, K. E.; Moore, J. D.; Wu, T.; Wang, Q. Phys. Rev. B 2008, 77, 125438-125444
110. Hawlicka, E.; Swiatla-Wojcik, D. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 3175-3180
111. Fennel, C. J.; Bizjak, A.; Vlachy, V.; Dill, K. A. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6782-6791
112. Powell, M. R.; Sullivan, M.; Vlassiouk, I.; Constantin, D.; Sudre, O.; Martens, C. C.; Eisenberg, R. S.; Siwy, Z. S. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 51-57