Proton transport in triflic acid pentahydrate studied via Ab initio path integral molecular dynamics

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 115, Issue 23, 2011, Pages 6112-6124

  Hayes, Robin L ^a   Paddison, Stephen J ^b   Tuckerman, Mark E ^c  

^a NEW YORK UNIVERSITY   (United States)

^b University of Tennessee Knoxville   (United States)

^c NEW YORK UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO; AB INITIO MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; CRYSTAL SYSTEM; ENERGY PROFILE; HYDROGEN BOND NETWORKS; IR SPECTRUM; PATH-INTEGRAL MOLECULAR DYNAMICS; PERFLUOROSULFONIC ACID MEMBRANES; POTENTIAL OF MEAN FORCE; PROTON DISSOCIATION; PROTON TRANSPORT; PROTONIC DEFECTS; QUANTUM EFFECTS; RADIAL DISTRIBUTION FUNCTIONS; RING SIZES; ROOT MEAN SQUARES; SOLVATION SHELL; STRUCTURAL DEFECT; SULFONATE GROUPS; TRIFLIC ACIDS; TRIFLUOROMETHANE SULFONIC ACID; WATER MOLECULE; WATER NETWORKS;

CRYSTAL STRUCTURE; DEFECTS; DISTRIBUTION FUNCTIONS; FUEL CELLS; GRAPH THEORY; HYDRATES; HYDRATION; HYDROGEN; HYDROGEN BONDS; HYDROGEN FUELS; MOLECULES; PROTONS; QUANTUM ELECTRONICS;

MOLECULAR DYNAMICS;

MESYLIC ACID DERIVATIVE; PROTON; TRIFLUOROMETHANESULFONIC ACID;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM THEORY;

MESYLATES; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; PROTONS; QUANTUM THEORY;

EID: 79959992264     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp110953a     Document Type: Article

References (83)

1. DeCoursey, T. E. Physiol. Rev. 2003, 83, 475-579.
2. Wikström, M. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 8, 480-488.
3. Kreuer, K.-D.; Paddison, S. J.; Spohr, E.; Schuster, M. Chem. Rev. 2004, 104, 4637-4678.
4. Mathias, M. F.; Makharia, R.; Gasteiger, H. A.; Conley, J. J.; Fuller, T. J.; Gittleman, C. J.; Kocha, S. S.; Miller, D. P.; Mittelsteadt, C. K.; Xie, T.; Yan, S. G.; Yu, P. T. Electrochem. Soc. Interface 2005, 14 (3), 24-35.
5. Paddison, S. J.; Reagor, D. W.; Zawodzinski, T. A., Jr. J. Electroanal. Chem. 1998, 459, 91-97.
6. Paddison, S. J.; Bender, G.; Kreuer, K. D.; Nicoloso, N.; Zawodzinski, T. A., Jr. J. New Mater. Elect. Syst. 2000, 3, 291-300.
7. Paul, R.; Paddison, S. J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 7762-7771.
8. Paul, R.; Paddison, S. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 13231-13241.
9. Paul, R.; Paddison, S. J. Solid State Ionics 2004, 168, 245-248.
10. Tuckerman, M. E.; Laasonen, K.; Sprik, M.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. 1995, 99, 5749-5752.
11. Tuckerman, M. E.; Laasonen, K.; Sprik, M.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1995, 103, 150-161.
12. Marx, D.; Tuckerman, M. E.; Hutter, J.; Parrinello, M. Nature 1999, 397, 601-604.
13. Schmidt, U. W.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 1999, 103, 9361-9381.
14. Markovitch, O.; Chen, H.; Izvekov, S.; Paesani, F.; Voth, G. A.; Agmon, N. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 9456-9466.
15. Lapid, H.; Agmon, N.; Petersen, M. K.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 014506.
16. Chandra, A.; Tuckerman, M. E.; Marx, D. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 145901.
17. Berkelbach, T. C.; Lee, H. S.; Tuckerman, M. E. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 238202.
18. Marx, D.; Chandra, A.; Tuckerman, M. E. Chem. Rev. 2010, 110, 2174-2216.
19. Tuckerman, M. E.; Chandra, A.; Marx, D. J. Chem. Phys. 2010, 133, 124108.
20. Chen, H.; Voth, G. A.; Agmon, N. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 333-339.
21. Paddison, S. J. Ann. Rev. Mater. Res. 2003, 33, 289-319.
22. Hamrock, S. J.; Yandrasits, M. A. Polym. Rev. 2006, 46, 219-244.
23. Gebel, G.; Diat, O. Fuel Cells 2005, 5, 261-276.
24. Kreuer, K.-D.; Schuster, M.; Obliers, B.; Diat, O.; Traub, U.; Fuchs, A.; Klock, U.; Paddison, S. J.; Maier, J. J. Power Sources 2008, 178, 499-509.
25. Kreuer, K.-D. J. Membr. Sci. 2001, 185, 29-39.
26. Elliott, J. A.; Paddison, S. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2602-2618.
27. Hoogerbrugge, P. J.; Koelman, J. M. V. A. Europhys. Lett. 1992, 19, 155-160.
28. Hoogerbrugge, P. J.; Koelman, J. M. V. A. Europhys. Lett. 1993, 21, 363-368.
29. Wu, D. S.; Paddison, S. J.; Elliott, J. A. Energy Environ. Sci. 2008, 1, 284-293.
30. Wu, D. S.; Paddison, S. J.; Elliott, J. A. Macromolecules 2009, 43, 3358-3367.
31. Wu, D. S.; Paddison, S. J.; Elliott, J. A.; Hamrock, S. J. Langmuir 2010, 26, 14308-14315.
32. Vishnyakov, A.; Neimark, A. V. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 4471-4478.
33. Jang, S. S.; Molinero, V.; Cagin, T.; Goddard, W. A., III J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3149-3157.
34. Urata, S.; Irisawa, J.; Takada, A.; Shinoda, W.; Tsuzuki, S.; Mikami, M. J. Phys. Chem. B 2005, 10, 4269-4278.
35. Blake, N. P.; Mills, G.; Metiu, H. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 2490-2494.
36. Hristov, I. H.; Paddison, S. J.; Paul, R. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 2937-2949.
37. Agmon, N. Chem. Phys. Lett. 1995, 244, 456-462.
38. Petersen, M. K.; Wang, F.; Blake, N. P.; Metiu, H.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3727-3730.
39. Dokmaisrijan, S.; Spohr, E. J. Mol. Liq. 2006, 129, 92-100.
40. Paddison, S. J. J. New Mater. Elect. Syst. 2001, 4, 197-207.
41. Paddison, S. J.; Pratt, L. R.; Zawodzinski, T. A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 6266-6268.
42. Eikerling, M.; Paddison, S. J.; Pratt, L. R.; Zawodzinski, T. A., Jr. Chem. Phys. Lett. 2003, 368, 108-114.
43. Paddison, S. J.; Elliott, J. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 7583-7593.
44. Paddison, S. J.; Elliott, J. A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 18, 2193-2203.
45. Paddison, S. J.; Elliott, J. A. Solid State Ionics 2006, 177, 2385-2390.
46. Paddison, S. J.; Elliott, J. A. Solid State Ionics 2007, 178, 561-567.
47. Habenicht, B. F.; Paddison, S. J.; Tuckerman, M. E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 8728-8732.
48. Habenicht, B. F.; Paddison, S. J.; Tuckerman, M. E. J. Mater. Chem. 2010, 20, 6342-6351.
49. Hayes, R. L.; Paddison, S. J.; Tuckerman, M. E. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 16574-16589.
50. Tuckerman, M. E.; Marx, D.; Parrinello, M. Nature 2002, 417, 925-929.
51. Morrone, J. A.; Haslinger, K. E.; Tuckerman, M. E. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3712-3720.
52. Lundgren, J.-O. Acta Crystallogr., Sect. B 1978, 34, 2432-2435.
53. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471-2474.
54. Hohenberg, P.; Kohn, W. Phys. Rev. B 1964, 136, 864-871.
55. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. A 1965, 140, 1133-1138.
56. Marx, D.; Parrinello, M. Z. Phys. B 1994, 95, 143-144.
57. Marx, D.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1996, 104, 4077-4082.
58. Tuckerman, M. E.; Marx, D.; Klein, M. L.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1996, 104, 5579-5588.
59. Tuckerman, M. E. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, R1297-R1355.
60. CPMD, Copyright IBM Corp 1990-2006, Copyright MPI für Festkörperforschung Stuttgart 1997-2001.
61. Tuckerman, M. E.; Berne, B. J.; Martyna, G. J.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1993, 99, 2796-2808.
62. Troullier, N.; Martins, J. L. Phys. Rev. B 1991, 43, 1993-2006.
63. von Lilienfeld, O. A.; Tavernelli, I.; Rothlisberger, U.; Sebastiani, D. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 153004.
64. Lin, I.-C.; Coutinho-Neto, M. D.; Felsenheimer, C.; von Lilienfeld, O. A.; Tavernelli, I.; Rothlisberger, U. Phys. Rev. B 2007, 75, 205131.
65. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
66. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
67. Lee, H.-S.; Tuckerman, M. E. J. Chem. Phys. 2006, 125, 154507.
68. Lee, H.-S.; Tuckerman, M. E. J. Chem. Phys. 2007, 126, 164501.
69. Martyna, G. J.; Klein, M. L.; Tuckerman, M. E. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2635-2643.
70. Knoll, L.; Marx, D. Eur. Phys. J. D 2000, 10, 353-362.
71. Kumar, R.; Schmidt, J. R.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2007, 126, 204107.
72. Marx, D.; Tuckerman, M. E.; Parrinello, M. J. Phys.: Condens. Matter 2000, 12, A153-A159.
73. Stoyanov, E. S.; Stoyanova, I. V.; Tham, F. S.; Reed, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12128-12138.
74. Resta, R.; Sorella, S. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 370-373.
75. Leuchs, M.; Zundel, G. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 1978, 74, 2256-2267.
76. Bergstrom, P.-A.; Lindgren, J. J. Mol. Struct. 1990, 239, 103-111.
77. Gejji, S. P.; Hermansson, K.; Lindgren, J. J. Phys. Chem. 1993, 97, 6986-6989.
78. Stoyanov, E. S.; Kim, K.-C.; Reed, C. A. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 9310-9315.
79. Godsil, C.; Royle, G. Algebraic Graph Theory; Springer: New York, 2001.
80. Petersen, M. K.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18594-18600.
81. Vuilleumier, R.; Borgis, D. J. Mol. Struct. 1997, 437, 8555-8565.
82. Vuilleumier, R.; Borgis, D. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4261-4264.
83. Vuilleumier, R.; Borgis, D. J. Chem. Phys. 1999, 111, 4251-4266.