A finite field method for calculating molecular polarizability tensors for arbitrary multipole rank

Journal of Computational Chemistry

Volumn 32, Issue 15, 2011, Pages 3283-3295

  Elking, Dennis M ^a   Perera, Lalith ^b   Duke, Robert ^a   Darden, Thomas ^c   Pedersen, Lee G ^a,b  

^a University of North Carolina at Chapel Hill   (United States)

^b NATIONAL INSTITUTE OF ENVIRONMENTAL HEALTH SCIENCES   (United States)

^c OpenEye Scientific Software Inc   (United States)

Author keywords

finite field; multipole; octupole; polarizability; quadrupole

Indexed keywords

FINITE FIELDS; MULTIPOLES; OCTUPOLE; POLARIZABILITIES; QUADRUPOLES;

DIMERS; ELECTROSTATICS; FINITE ELEMENT METHOD; PERTURBATION TECHNIQUES; POLARIZATION; QUANTUM CHEMISTRY;

TENSORS;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; ELECTRON; PROCEDURES; STATIC ELECTRICITY; THEORETICAL MODEL;

ELECTRONS; METHODS; MODELS, MOLECULAR; MODELS, THEORETICAL; STATIC ELECTRICITY;

EID: 80053178290     PISSN: 01928651     EISSN: 1096987X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/jcc.21914     Document Type: Article

References (92)

1. A. D. Buckingham, Pople J. A., Proc Phys Soc (London) A 1955, 68, 905.
2. A. D. Buckingham, J Chem Phys 1959, 30, 1580.
3. A. D. Buckingham, Quart Rev 1959, 13, 183.
4. A. D. McLean, M. Yoshimine, J Chem Phys 1967, 47, 1927.
5. A. D. Buckingham, B. D. Utting, Annu Rev Phys Chem 1970, 21, 287.
6. C. J. F. Böttcher, Theory of Electric Polarization, 2nd ed.; Elsevier Scientific Pub. Co.: New York, NY, 1973.
7. C. G. Gray, B. W. N. Lo, Chem Phys 1976, 14, 73.
8. J. Applequist, Chem Phys 1984, 85, 279.
9. A. J. Stone, Chem Phys Lett 1988, 155, 102.
10. C. E. Dykstra, J Comput Chem 1988, 9, 476.
11. G. Maroulis, C. Pouchan, Chem Phys Lett 2008, 464, 16.
12. U. Hohm, G. Maroulis, J Chem Phys 2006, 124, 124312.
13. U. Hohm, G. Maroulis, J Chem Phys 2004, 121, 10411.
14. H. D. Cohen, C. C. J. Roothaan, J Chem Phys 1965, 43, S34.
15. G. Maroulis, D. M. Bishop, Chem Phys Lett 1985, 114, 182.
16. D. M. Bishop, J. Pipin, B. Lam, Chem Phys Lett 1986, 127, 377.
17. D. M. Bishop, J. Pipin, Theor Chim Acta 1987, 71, 247.
18. G. Maroulis, A. J. Thakkar, J Chem Phys 1988, 88, 7623.
19. C. E. Dykstra, J Chem Phys 1985, 82, 4120.
20. S. Liu, C. E. Dykstra, Chem Phys Lett 1985, 119, 407.
21. S. Liu, C. E. Dykstra, J Phys Chem 1987, 91, 1749.
22. C. E. Dykstra, P. C. Jasien, Chem Phys Lett 1984, 109, 388.
23. C. Millot, A. J. Stone, Mol Phys 1992, 77, 439.
24. C. Millot, J. C. Soetens, M. T. C. M. Costa, M. P. Hodges, A. J. Stone, J Phys Chem A 1998, 102, 754.
25. E. R. Batista, S. S. Xantheas, H. Jõnsson, J Chem Phys 1998, 109, 4546.
26. H. Stern, F. Rittner, B. Berne, R. Friesner, J Chem Phys 2001, 115, 2237.
27. C. J. Burnham, S. S. Xantheas, J Chem Phys 2002, 16, 1500.
28. P. Ren, J. W. Ponder, J Phys Chem B 2003, 107, 5933.
29. M. Torheyden, G. Jansen, Mol Phys 2006, 104, 2101.
30. R. Bukowski, K. Szalewicz, G. C. Groenenboom, A. van der Avoird, Science 2007, 315, 1249.
31. A. Defusco, D. P. Schofield, K. D. Jordan, Mol Phys 2007, 105, 2681.
32. P. K. Mankoo, T. Keyes, J Chem Phys 2008, 129, 034504.
33. C. J. Burnham, D. J. Anick, P. K. Mankoo, G. F. Reiter, J Chem Phys 2008, 128, 154519.
34. R. Kumar, F. Wang, G. R. Jenness, K. D. Jordan, J Chem Phys 2010, 132, 014309.
35. J. Appleqquist, J. R. Carl, K. K. Fung, J Am Chem Soc 1972, 94, 2952.
36. B. T. Thole, Chem Phys 1981, 59, 341.
37. D. M. Elking, T. Darden, R. J. Woods, J Comput Chem 2007, 28, 1261.
38. G. Lamoureux, A. D. MacKerell, B. Roux, J Chem Phys 2003, 119, 5185.
39. S. W. Rick, S. J. Stuart, B. J. Berne, J Chem Phys 1994, 101, 6141.
40. H. A. Stern, G. A. Kaminski, J. L. Banks, R. Zhou, B. J. Berne, R. A. Friesner, J Phys Chem 1999, 103, 4730.
41. S. Patel, C. L. Brooks, III, J Comput Chem 2004, 25, 1.
42. S. Patel, A. D. MacKerell, C. L. Brooks, III, J Comput Chem 2004, 25, 1504.
43. J. F. Truchon, A. Nicholls, R. I. Iftimie, B. Roux, C. I. Bayly, J Chem Theory Comput 2008, 4, 1480.
44. J. F. Truchon, A. Nicholls, R. I. Iftimie, B. Roux, C. I. Bayly, J Chem Theory Comput 2009, 5, 1785.
45. A. J. Stone, Mol Phys 1985, 56, 1065.
46. C. R. Le Sueur, A. J. Stone, Mol Phys 1993, 78, 1267.
47. C. R. Le Sueur, A. J. Stone, Mol Phys 1994, 83, 293.
48. A. J. Misquitta, A. J. Stone, J Chem Phys 2006, 124, 024111.
49. R. G. Parr, W. Yang, Density Functional Theory of Atoms and Molecules; Oxford University Press: New York, NY, 1994.
50. R. McWeeny, Methods of Molecular Quantum Mechanics; Academic Press: San Diego, USA, 1998.
51. A. J. Stone, Chem Phys Lett 1981, 83, 233.
52. A. J. Stone, J Chem Theory Comput 2005, 1, 1128.
53. N. Celebi, J. Úngyan, F. Dehez, C. Millot, C. Chipot, J Chem Phys 2000, 112, 2709.
54. G. J. Williams, A. J. Stone, J Chem Phys 2000, 119, 4620.
55. A. J. Misquitta, A. J. Stone, S. L. Price, J Chem Theory Comput 2008, 4, 19.
56. A. Holt, G. Karlström, J Comput Chem 2008, 29, 2033.
57. A. Holt, J. Boström, G. Karlström, R. Lindh, J Comput Chem 2010, 31, 1583.
58. R. D. Amos, I. L. Alberts, J. S. Andrews, S. M. Colwell, N. C. Handy, D. Jayatilaka, P. J. Knowles, R. Kobayashi, K. E. Laidig, G. Laming, A. M. Lee, P. E. Maslen, C. W. Murray, J. E. Rice, E. D. Simandiras, A. J. Stone, M. D. Su, D. J. Tozer, CADPAC: The Cambridge Analytic Derivatives Package Issue 6; Cambridge, 1995.
59. H.-J. Werner, P. J. Knowles, G. Knizia, F. R. Manby, M. Schütz, P. Celani, T. Korona, R. Lindh, A. Mitrushenkov, G. Rauhut, K. R. Shamasundar, T. B. Adler, R. D. Amos, A. Bernhardsson, A. Berning, D. L. Cooper, M. J. O. Deegan, A. J. Dobbyn, F. Eckert, E. Goll, C. Hampel, A. Hesselmann, G. Hetzer, T. Hrenar, G. Jansen, C. Köppl, Y. Liu, A. W. Lloyd, R. A. Mata, A. J. May, S. J. McNicholas, W. Meyer, M. E. Mura, A. Nicklass, D. P. O'Neill, P. Palmieri, K. Pflüger, R. Pitzer, M. Reiher, T. Shiozaki, H. Stoll, A. J. Stone, R. Tarroni, T. Thorsteinsson, M. Wang, A. Wolf, MOLPRO, version 2010.1, a package of ab initio programs. Available at: http://dirac. chem.sdu.dk/ daltonprogram.org/www/description.html#Reference.
60. C. Angeli, K. L. Bak, V. Bakken, O. Christiansen, R. Cimiraglia, S. Coriani, P. Dahle, E. K. Dalskov, T. Enevoldsen, B. Fernandez, C. Hättig, K. Hald, A. Halkier, H. Heiberg, T. Helgaker, H. Hettema, H. J. Jensen, D. Jonsson, P. Jørgensen, S. Kirpekar, W. Klopper, R. Kobayashi, H. Koch, A. Ligabue, O. B. Lutnæs, K. V. Mikkelsen, P. Norman, J. Olsen, M. J. Packer, T. B. Pedersen, Z. Rinkevicius, E. Rudberg, T. A. Ruden, K. Ruud, P. Sa lek, A. Sanchez de Meras, T. Saue, S. P. A. Sauer, B. Schimmelpfennig, K. O. Sylvester-Hvid, P. R. Taylor, O. Vahtras, D. J. Wilson, H. Agren,DALTON, a molecular electronic structure program, Release Dalton 2011 (2011). Available at: http://daltonprogram.org/.
61. A. J. Stone, The Theory of Intermolecular Forces; Oxford University Press: Oxford, UK, 2000.
62. E. W. Hobson, The Theory of Spherical and Ellipsoidal Harmonics; Chelsea: New York, NY, 1955.
63. J. Cipriani, B. Silvi, Mol Phys 1982, 45, 259.
64. Özdoǧan, T., J Math Chem 2006, 42, 201.
65. D. E. Woon, T. H. Dunning, J Chem Phys 1993, 98, 1358.
66. D. E. Woon, T. H. Dunning, J Chem Phys 1994, 100, 2975.
67. D. Feller, J Comput Chem 1996, 17, 1571; Available at: https://bse.pnl.-gov/bse/portal.
68. P. D. Dacre, J Chem Phys 1984, 80, 5677.
69. D. M. Bishop, J. Pipin, Theor Chim Acta 1987, 71, 247.
70. T. Pluta, J. Noga, R. Bartlett, J Int J Quantum Chem 1994, 28, 379.
71. G. Maroulis, Chem Phys Lett 1998, 289, 403.
72. G. Avila, J Chem Phys 2005, 122, 144310.
73. W. F. Murphy, J Chem Phys 1977, 67, 5877.
74. D. M. Bishop, Rev Mod Phys 1990, 62, 343.
75. F. London, Z Phys 1930, 63, 245.
76. W. J. Stevens, W. H. Fink, Chem Phys Lett 1987, 139, 15.
77. W. Chen, M. S. Gordon, J Phys Chem 1996, 100, 14316.
78. (a), M. W. Schmidt, K. K. Baldridge, J. A. Boatz, S. T. Elbert, M. S. Gordon, J. H. Jensen, S. Koseki, N. Matsunaga, K. A. Nguyen, S. Su, T. L. Windus, M. Dupuis, J. A. Montgomery J,. Comput. Chem. 1993, 14, 1347
79. (b), M. S. Gordon, M. W. Schmidt, Theory and Applications of Computational Chemistry: the first forty years, C. E. Dykstra, G. Frenking, K. S. Kim, G. E. Scuseria, (editors), Elsevier, Amsterdam, 2005, pp. 1167-1189.
80. R. J. Wheatley, S. L. Price, Mol Phys 1990, 69, 507.
81. A. Szabo, N. S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure; Dover Publications: Mineola, NY, 1996.
82. G. H. F. Diercksen, A. J. Sadlej, J Chem Phys 1981, 75, 1253.
83. G. H. F. Diercksen, B. O. Roos, A. Sadlej, J Chem Phys 1981, 59, 29.
84. N. C. Handy, H. F. Schaefer, III, J Chem Phys 1984, 81, 5031.
85. K. B. Wiberg, C. M. Hadad, T. J. LePage, C. M. Breneman, M. J. Frisch, J Phys Chem 1992, 96, 671.
86. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian 03, Revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2003.
87. G. B. Arfken, Mathematical Methods for Physicists, 5th ed.; Academic Press: San Diego, CA, 2000.
88. E. G. P. Rowe, J Math Phys 1978, 19, 1962.
89. D. A. Varshalovich, A. N. Moskalev, V. K. Khersonskii, Quantum Theory of Angular Momentum; World Scientific: Singapore, 1988.
90. S. Chakrabarti, D. P. Dewangan, J Phys B: At Mol Opt Phys 1995, 28, L769.
91. D. M. Elking, L. Perera, R. Duke, L. G. Pedersen, J Comput Chem. 2010, 31, 2702.
92. W. S. Benedict, N. Gailar, E. K. Plyler, J Chem Phys 1956, 24, 1139.