Shannon entropy based time-dependent deterministic sampling for efficient "on-the-fly" quantum dynamics and electronic structure

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 7, Issue 2, 2011, Pages 256-268

  Hocker, David ^a,b   Li, Xiaohu ^a,c   Iyengar, Srinivasan S ^a  

^a INDIANA UNIVERSITY   (United States)

^b PRINCETON UNIVERSITY   (United States)

^c NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 79951505907     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct1005856     Document Type: Article

References (127)

1. Wyatt, R. E.; Zhang, J. Z. H. Dynamics of Molecules and Chemical Reactions; Marcel Dekker Inc.: New York, 1996.
2. Berne, B. J.; Ciccotti, G.; Coker, D. F. Classical and Quantum Dynamics in Condensed Phase Simulations; World Scientific: Singapore, 1997.
3. Wang, I. S. Y.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 8160
4. Leforestier, C. J. Chem. Phys. 1978, 68, 4406
5. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471
6. Bolton, K.; Hase, W. L.; Peslherbe, G. H. World Scientific: Singapore, 1998; Chapter: Direct Dynamics of Reactive Systems, p 143.
7. Schlegel, H. B.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Voth, G. A.; Daniels, A. D.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2001, 114, 9758
8. Schatz, G. C.; Kupperman, A. J. Chem. Phys. 1976, 65, 4642
9. Delos, J. B. Rev. Mod. Phys. 1981, 53, 287
10. Feit, M. D.; Fleck, J. A. J. Chem. Phys. 1982, 78, 301
11. Kosloff, R. Annu. Rev. Phys. Chem. 1994, 45, 145
12. Leforestier, C.; Bisseling, R. H.; Cerjan, C.; Feit, M. D.; Freisner, R.; Guldberg, A.; Hammerich, A.; Jolicard, D.; Karrlein, W.; Meyer, H. D.; Lipkin, N.; Roncero, O.; Kosloff, R. J. Comput. Phys. 1991, 94, 59
13. DeVries, P. Atomic and molecular processes with short intense laser pulses; Bandrauk, A. D., Ed.; Plenum Press: New York, 1988; Vol. 171 of NATO ASI Series B, Physics, p 481.
14. Jang, H. W.; Light, J. C. J. Chem. Phys. 1995, 102, 3262-3268
15. Althorpe, S. C.; Clary, D. C. Annu. Rev. Phys. Chem. 2003, 54, 493-529
16. Huang, Y.; Iyengar, S. S.; Kouri, D. J.; Hoffman, D. K. J. Chem. Phys. 1996, 105, 927
17. Miller, W. H.; Schwartz, S. D.; Tromp, J. W. J. Chem. Phys. 1983, 79, 4889
18. Makri, N. Comput. Phys. Commun. 1991, 63, 389-414
19. Cao, J.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5093
20. Cao, J.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5106
21. Cao, J.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 1994, 101, 6168
22. Jang, S.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 1999, 111, 2357
23. Jang, S.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 1999, 111, 2371
24. Feit, M. D.; Fleck, J. A. J. Chem. Phys. 1983, 79, 301
25. Feit, M. D.; Fleck, J. A. J. Chem. Phys. 1984, 80, 2578
26. Kosloff, D.; Kosloff, R. J. Comput. Phys. 1983, 52, 35
27. Kosloff, D.; Kosloff, R. J. Chem. Phys. 1983, 79, 1823
28. Tal-Ezer, H.; Kosloff, R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3967
29. Hartke, B.; Kosloff, R.; Ruhman, S. Chem. Phys. Lett. 1986, 158, 223
30. Iyengar, S. S.; Kouri, D. J.; Hoffman, D. K. Theor. Chem. Acc. 2000, 104, 471
31. Lill, J. V.; Parker, G. A.; Light, J. C. Chem. Phys. Lett. 1982, 89, 483
32. Light, J. C.; Hamilton, I. P.; Lill, J. V. J. Chem. Phys. 1985, 82, 1400
33. Colbert, D. T.; Miller, W. H. J. Chem. Phys. 1992, 96, 1982-1991
34. Huang, Y.; Kouri, D. J.; Arnold, M.; Thomas, L.; Marchioro, I.; Hoffman, D. K. Comput. Phys. Commun. 1994, 80, 1
35. Deumens, E.; Diz, A.; Longo, R.; Öhrn, Y. Rev. Mod. Phys. 1994, 66, 917
36. Hack, M. D.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 7917-7926
37. Miller, W. H. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 2942-2955
38. Heller, E. J. J. Chem. Phys. 1975, 62, 1544-1555
39. Fiete, G. A.; Heller, E. J. Phys. Rev. A 2003, 68 022112
40. Hammes-Schiffer, S.; Tully, J. J. Chem. Phys. 1994, 101, 4657-4667
41. Martinez, T. J.; Ben-Nun, M.; Ashkenazi, G. J. Chem. Phys. 1996, 104, 2847
42. Micha, D. A. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 7562-7574
43. Payne, M. C.; Teter, M. P.; Allan, D. C.; Arias, T. A.; Joannopoulos, J. D. Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 1045
44. Marx, D.; Hutter, J. John von Neumann Institute for Computing: Julich, Germany, 2000; Chapter: Ab Initio Molecular Dynamics: Theory and Implementation, Vol. 1, pp 301 - 449.
45. Schlegel, H. B. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1514-1527
46. Iyengar, S. S.; Jakowski, J. J. Chem. Phys. 2005, 122, 114105
47. Pavese, M.; Berard, D. R.; Voth, G. A. Chem. Phys. Lett. 1999, 300, 93-98
48. Tuckerman, M. E.; Marx, D. Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 4946-4949
49. Chen, B.; Ivanov, I.; Klein, M. L.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 215503
50. Iyengar, S. S. Theor. Chem. Acc. 2006, 116, 326
51. Jakowski, J.; Sumner, I.; Iyengar, S. S. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 1203-1219
52. Sumner, I.; Iyengar, S. S. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 10313-10324
53. Sumner, I.; Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2008, 129 054109
54. Li, X.; Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2010, 132, 184105
55. Iyengar, S. S.; Sumner, I.; Jakowski, J. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 7601
56. Iyengar, S. S. Int. J. Quantum Chem. 2009, 109, 3798
57. Tully, J. C. Faraday Discuss. 1998, 110, 407-419
58. Kapral, R.; Ciccotti, G. J. Chem. Phys. 1999, 110, 8919
59. Horenko, I.; Salzmann, C.; Schmidt, B.; Schutte, C. J. Chem. Phys. 2002, 117, 11075-11088
60. Donoso, A.; Zheng, Y. J.; Martens, C. C. J. Chem. Phys. 2003, 119, 5010
61. Brooksby, C.; Prezhdo, O. V. Chem. Phys. Lett. 2001, 346, 463-469
62. Prezhdo, O. V.; Brooksby, C. Phys. Rev. Lett. 2000, 86, 3215-3219
63. Gindensperger, E.; Meier, C.; Beswick, J. A. J. Chem. Phys. 2000, 113, 9369
64. Li, X.; Iyengar, S. S. http://www.indiana.edu/ssiweb/papers/sadafp.pdf. Submitted to J. Phys. Chem. A.
65. Sumner, I.; Iyengar, S. S. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 1698
66. Pacheco, A.; Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2010, 133 044105
67. Pacheco, A.; Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. In Press. http://www.indiana. edu/ssiweb/papers/msaiwd2.pdf (accessed Dec 2010).
68. Shannon, C. Bell Syst. Tech. J. 1948, 27, 279-423
69. Shannon, C. Proc. IEEE 1998, 86, 447
70. C, C. A.; Ofria, C.; Collier, T. C. Proc. Natl. Acad. Sci. 2000, 97, 4463
71. Schneider, T. D.; Stormo, G. D.; Gold, L.; Ehrenfeucht, A. J. Mol. Biol. 1986, 188, 415
72. Wehner, S.; Winter, A. J. Math. Phys. 2008, 49 062105
73. Iyengar, S. S.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2004, 121, 5061
74. Iyengar, S. S.; Schlegel, H. B.; Millam, J. M.; Voth, G. A.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 10291
75. Trotter, M. F. Proc. Am. Math. Soc. 1959, 10, 545
76. Nelson, E. J. Math. Phys. 1964, 5, 332
77. Strang, G. SIAM J. Numer. Anal. 1968, 5, 506-516
78. Korevaar, J. Am. Math. Soc. Trans. 1959, 91, 53-101
79. Kouri, D. J.; Huang, Y.; Hoffman, D. K. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 49-52
80. Hoffman, D. K.; Nayar, N.; Sharafeddin, O. A.; Kouri, D. J. J. Phys. Chem. 1991, 95, 8299
81. Yu, S.; Zhao, S.; Wei, G. W. J. Comput. Phys. 2005, 206, 727-780
82. Feynman, R. P.; Hibbs, A. R. Quantum Mechanics and Path Integrals; McGraw-Hill Book Company: New York, 1965.
83. Swalina, C.; Hammes-Schiffer, S. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 10410
84. Gerber, R. B.; Ratner, M. A. J. Chem. Phys. 1988, 70, 97-132
85. Matsunaga, N.; Chaban, G. M.; Gerber, R. B. J. Chem. Phys. 2002, 117, 3541
86. Bartels, R. H.; Beatty, J. C.; Barsky, B. A. An Introduction to Splines for use in computer graphics and geometric modeling; Morgan Kaufman Publishers, Inc.: Los Altos, CA, 1987.
87. Sakurai, J. J. Modern Quantum Mechanics; Addison-Wesley Publishing Company: Reading, MA, 1994.
88. Madelung, E. Z. Phys. 1926, 40, 322-326
89. de Broglie, L. An introduction to the study of wave mechanics; E. P. Dutton and Company, Inc.: New York, 1930.
90. Bohm, D. Quantum Theory; Prentice-Hall Inc.: New York, 1951.
91. Bohm, D. Phys. Rev. 1952, 85, 166
92. Cushing, J. T.; Fine, A.; Goldstein, S. Bohmian Mechanics: An appraisal; Kluwer: Boston, 1996.
93. Holland, P. R. The Quantum Theory of Motion; Cambridge, New York, 1993.
94. Lopreore, C. L.; Wyatt, R. E. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 5190
95. Day, B. K.; Askar, A.; Rabitz, H. A. J. Chem. Phys. 1998, 109, 8770
96. Wyatt, R. E.; Kouri, D. J.; Hoffman, D. K. J. Chem. Phys. 2000, 112, 10730
97. Bittner, E. R.; Wyatt, R. E. J. Chem. Phys. 2000, 113, 8888
98. Wyatt, R. E.; Bittner, E. R. Comput. Sci. Eng. 2003, 5, 22-30
99. Iyengar, S. S.; Schlegel, H. B.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. A. 2003, 107, 7269-7277
100. Li, X.; Oomens, J.; Eyler, J. R.; Moore, D. T.; Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2010, 132, 244301
101. Wehrl, A. Rev. Mod. Phys. 1978, 50, 221
102. Klauder, J. R.; Skagerstam, B.-S. Coherent States: Applications in Physics and Mathematical Physics; World Scientific Publishing Company, Inc.: River Edge, NJ, 1985.
103. Kawaguchi, K. J. Chem. Phys. 1988, 88, 4186-4189
104. Swalina, C.; Pak, M. V.; Hammes-Schiffer, S. Chem. Phys. Lett. 2005, 404, 394
105. McCoy, A. B. J. Chem. Phys. 1995, 103, 986
106. Botschwina, P.; Sebal, P.; Burmeister, R. J. Chem. Phys. 1988, 88, 5246
107. Metz, R. B.; Kitsopoulos, T.; Weaver, A.; Neumark, D. J. Chem. Phys. 1988, 88, 1463
108. Del Popolo, M. G.; Kohanoff, J.; Lynden-Bell, R. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 8798
109. Mo, O.; Yanez, M.; Del Bene, J. E.; Alkorta, L.; Elguero, J. ChemPhysChem 2005, 6, 1411
110. 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.; 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.; Pople, J. A. Gaussian Development Version, revision B.01; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2010.
111. Rothenberg, S.; Schaefer, H. F., III. J. Chem. Phys. 1971, 54, 2764
112. Tao, F.-M.; Pan, Y.-K. J. Chem. Phys. 1992, 97 (7) 4989-4995
113. Tao, F.-M. J. Chem. Phys. 1993, 98 (3) 2481-2483
114. Williams, H. L.; Mas, E. M.; Szalewicz, K.; Jeziorski, B. J. Chem. Phys. 1995, 103 (17) 7374-7391
115. Füsti-Molnar, L.; Pulay, P. J. Chem. Phys. 2002, 116, 7795
116. Kreuer, K. D.; Fuchs, A.; Ise, M.; Spaeth, M.; Maier, J. Electrochim. Acta 1998, 43, 1281-1288
117. Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2007, 126, 216101
118. 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
119. Tuckerman, M. E.; Marx, D.; Parrinello, M. Nature 2002, 417, 925-929
120. Marx, D.; Tuckerman, M. E.; Hutter, J.; Parrinello, M. Nature 1999, 397, 601-604
121. Asthagiri, D.; Pratt, L. R.; Kress, J. D.; Gomez, M. A. Proc. Natl. Acad. Sci. 2004, 101, 7229-7233
122. 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, 1137-1140
123. Diken, E. G.; Headrick, J. M.; Roscioli, J. R.; Bopp, J. C.; Johnson, M. A.; McCoy, A. B.; Huang, X.; Carter, S.; Bowman, J. M. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 571-575
124. Hammer, N. I.; Diken, E. G.; Roscioli, J. R.; Johnson, M. A.; Myshakin, E. M.; Jordan, K. D.; McCoy, A. B.; Huang, X.; Bowman, J. M.; Carter, S. J. Chem. Phys. 2005, 122 (24) 244301
125. Dunning Jr, T. H. J. Chem. Phys. 1989, 90 (2) 1007-1023
126. Mourik, T. V.; Wilson, A. K.; Dunning, T. H., Jr. Mol. Phys. 1999, 96 (4) 529-547
127. Woon, D. E.; Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1993, 98 (2) 1358-1371