Anharmonicity and the Eigen-Zundel dilemma in the IR spectrum of the protonated 21 water cluster

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 7, Issue 2, 2011, Pages 467-472

  Torrent Sucarrat, Miquel ^a   Anglada, Josep M ^a  

^a INSTITUTE OF ADVANCED CHEMISTRY OF CATALONIA IQAC CSIC   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 79951484008     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct100692x     Document Type: Article

References (66)

1. Kunst, M.; Warman, J. M. Nature 1980, 288, 465
2. Heberle, J.; Riesle, J.; Thiedemann, G.; Oesterhelt, D.; Dencher, N. A. Nature 1994, 370, 379
3. Waldmann, R.; Champigny, G.; Bassilana, F.; Heurteaux, C.; Lazdunski, M. Nature 1997, 386, 173
4. Luecke, H.; Richter, H. T.; Lanyi, J. K. Science 1998, 280, 1934
5. Marx, D.; Tuckerman, M. E.; Hutter, J.; Parrinello, M. Nature 1999, 397, 601
6. Bakker, H. J.; Nienhuys, H. K. Science 2002, 297, 587
7. Ludwig, R. Chemphyschem 2004, 5, 1495
8. Sun, Z.; Siu, C. K.; Balaj, O. P.; Gruber, M.; Bondybey, V. E.; Beyer, M. K. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2006, 45, 4027
9. Eigen, M. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1964, 3, 1
10. Zundel, G.; Metzger, H. Z. Phys. Chem. 1968, 58, 225
11. Agmon, N. Chem. Phys. Lett. 1995, 244, 456
12. Jiang, J. C.; Wang, Y. S.; Chang, H. C.; Lin, S. H.; Lee, Y. T.; Niedner-Schatteburg, G. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1398
13. Asmis, K. R.; Pivonka, N. L.; Santambrogio, G.; Brummer, M.; Kaposta, C.; Neumark, D. M.; Woste, L. Science 2003, 299, 1375
14. Vendrell, O.; Meyer, H. D. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 4692
15. Nguyen, Q. C.; Ong, Y. S.; Kuo, J. L. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2629
16. Karthikeyan, S.; Kim, K. S. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 9237
17. Vendrell, O.; Gatti, F.; Meyer, H. D. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2009, 48, 352
18. Kaledin, M.; Wood, C. A. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 2525
19. Miyazaki, M.; Fujii, A.; Ebata, T.; Mikami, N. Science 2004, 304, 1134
20. 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
21. 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
22. Douberly, G. E.; Walters, R. S.; Cui, J.; Jordan, K. D.; Duncan, M. A. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 4570
23. Lin, S. S. Rev. Sci. Instrum. 1973, 44, 516
24. Searcy, J. Q.; Fenn, J. B. J. Chem. Phys. 1974, 61, 5282
25. Hodges, M. P.; Wales, D. J. Chem. Phys. Lett. 2000, 324, 279
26. Mrazek, J.; Burda, J. V. J. Chem. Phys. 2006, 125, 194518
27. Kus, T.; Lotrich, V. F.; Perera, A.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 2009, 131, 104313
28. Zwier, T. S. Science 2004, 304, 1119
29. 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
30. Wu, C. C.; Lin, C. K.; Chang, H. C.; Jiang, J. C.; Kuo, J. L.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 2005, 122, 074315
31. Singh, N. J.; Park, M.; Min, S. K.; Suh, S. B.; Kim, K. S. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2006, 45, 3795
32. Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2007, 126, 216101
33. Douberly, G. E.; Ricks, A. M.; Duncan, M. A. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 8449
34. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648
35. Hehre, W. J.; Radom, L.; Schleyer, P. v. R.; Pople, J. A. Ab Initio Molecular Orbital Theory; Wiley: New York, 1986; pp 113 - 225.
36. Bowman, J. M. J. Chem. Phys. 1978, 68, 608
37. Gerber, R. B.; Ratner, M. A. Chem. Phys. Lett. 1979, 68, 195
38. Bowman, J. M. Acc. Chem. Res. 1986, 19, 202
39. Gerber, R. B.; Ratner, M. A. Adv. Chem. Phys. 1988, 70, 97
40. Jung, J.-Q.; Gerber, R. B. J. Chem. Phys. 1996, 105, 10332
41. Christiansen, O. J. Chem. Phys. 2003, 119, 5773
42. Bowman, J. M.; Carter, S.; Huang, X.-C. Int. Rev. Phys. Chem. 2003, 22, 533
43. Bowman, J. M.; Christoffel, K. M.; Tobin, F. J. Phys. Chem. 1979, 83, 905
44. Christoffel, K. M.; Bowman, J. M. Chem. Phys. Lett. 1982, 85, 220
45. Carter, S.; Bowman, J. M.; Handy, N. C. Theor. Chim. Acta 1998, 100, 191
46. Christiansen, O. J. Chem. Phys. 2004, 120, 2149
47. Christiansen, O. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2942
48. Darling, B. T.; Dennison, D. M. Phys. Rev. 1940, 57, 128
49. Wilson, J. E. B.; Decius, J. C.; Cross, P. C. Molecular vibrations, The theory of infrared and Raman Vibrational Spectra; Dover: New York, 1955; pp 169 - 202.
50. Clabo, D. A.; Allen, W. D.; Remington, R. B.; Yamaguchi, Y.; Schaefer, H. F., III. Chem. Phys. 1988, 123, 187
51. Halonen, L. J. Chem. Phys. 1997, 106, 7931
52. Hanninen, V.; Horn, M.; Halonen, L. J. Chem. Phys. 1999, 111, 3018
53. Dreyer, J. J. Chem. Phys. 2007, 127 054309
54. Barone, V. J. Chem. Phys. 2004, 120, 3059
55. Barone, V. J. Chem. Phys. 2005, 122 014108
56. Carbonniere, P.; Lucca, T.; Pouchan, C.; Rega, N.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2005, 26, 384
57. Dunn, M. E.; Evans, T. M.; Kirschner, K. N.; Shields, G. C. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 303
58. Yavuz, I.; Trindle, C. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 533
59. Torrent-Sucarrat, M.; Anglada, J. M.; Luis, J. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 6377
60. Cappelli, C.; Monti, S.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 1660
61. Figgen, D.; Koers, A.; Schwerdtfeger, P. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2010, 49, 2941
62. Marta, R. A.; Wu, R. H.; Eldridge, K. R.; Martens, J. K.; McMahon, T. B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 3431
63. 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, 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 C.01 ed.; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
64. 4 clusters were also evaluated at the MP2 level, and they compare quite well with the B3LYP and the experimental results.
65. 4, the VPT2 correction leads to negative vibrational frequencies. In order to fix these modes and to validate the VPT2 results for the highly anharmonic systems, it would be necessary to apply vibrational variational methods, i.e., vibrational configuration interaction (VCI) or vibrational coupled-cluster (VCC), and to use a full PES, although this point is outside the scope and possibilities of this work.
66. Pribble, R. N.; Zwier, T. S. Science 1994, 265, 75