Simulating picosecond iron K-edge X-ray absorption spectra by ab initio methods to study photoinduced changes in the electronic structure of Fe(II) spin crossover complexes

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 115, Issue 39, 2011, Pages 10749-10761

  Van Kuiken, Benjamin E ^a   Khalil, Munira ^a  

^a UNIVERSITY OF WASHINGTON   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO METHOD; BACK-BONDING; ELECTRIC DIPOLE; FE COMPLEXES; FE K-EDGE; FUNCTIONALS; HIGHLY SENSITIVE; HYBRID FUNCTIONALS; K-EDGE SPECTRA; LIGAND FIELD SPLITTING; METAL-LIGAND BONDING; ORBITALS; PHOTOCONVERSION; PHOTOINDUCED CHANGE; PICOSECONDS; QUADRUPOLES; SPIN CROSSOVERS; SPIN-CROSSOVER COMPLEXES; TIME-DEPENDENT; TIME-RESOLVED; TIME-SCALES; TRANSIENT SPECTRA; TRANSITION MOMENTS; ULTRA-FAST; X-RAY ABSORPTION SPECTRUM; XANES SPECTRA;

ABSORPTION SPECTRA; ELECTRONIC STRUCTURE; EXCITED STATES; GROUND STATE; HYDRAULIC STRUCTURES; IRON; LIGANDS; X RAY ABSORPTION;

IRON COMPOUNDS;

FERROUS ION;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; ELECTRON; PHOTOCHEMISTRY; QUANTUM THEORY; SPECTROMETRY; TIME;

ELECTRONS; FERROUS COMPOUNDS; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR STRUCTURE; PHOTOCHEMICAL PROCESSES; QUANTUM THEORY; SPECTROMETRY, X-RAY EMISSION; TIME FACTORS;

EID: 80053413685     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp2056333     Document Type: Article

References (82)

1. McCusker, J. Acc. Chem. Res. 2000, 36, 876
2. Schoenlein, R. W.; Chattopadhyay, S.; Chong, H. H. W.; Glover, T. E.; Heimann, P. A.; Shank, C. V.; Zholents, A. A.; Zolotorev, M. S. Science 2000, 287, 2237
3. Saes, M.; Bressler, C.; van Mourik, F.; Gawelda, W.; Kaiser, M.; Chergui, M.; Bressler, C.; Grolimund, D.; Abela, R.; Glover, T. E.; Heimann, P. A.; Schoenlein, R. W.; Johnson, S. L.; Lindenberg, A. M.; Falcone, R. W. Rev. Sci. Instrum. 2004, 75, 24
4. Benesch, F.; Lee, T. W.; Jiang, Y.; Rose-Petruck, C. G. Opt. Lett. 2004, 29, 1028
5. Chen, L. X. J. Electron Spectrosc. 2001, 119, 161
6. Bressler, C.; Chergui, M. Chem. Rev. 2004, 104, 1781
7. Bressler, C.; Chergui, M. Annu. Rev. Phys. Chem. 2010, 61, 263
8. Chen, L. X. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 2886
9. Chen, L. X. Annu. Rev. Phys. Chem. 2005, 56, 221
10. Chen, L. X.; Zhang, X.; Lockard, J. V.; Stickrath, A. B.; Attenkofer, K.; Jennings, G.; Liu, D. J. Acta Crystallogr., Sect. A 2010, A66, 240
11. Bressler, C.; Milne, C.; Pham, V. T.; ElNahhas, A.; van der Veen, R. M.; Gawelda, W.; Johnson, S.; Beaud, P.; Grolimund, D.; Kaiser, M.; Borca, C. N.; Ingold, G.; Abela, R.; Chergui, M. Science 2009, 323, 489
12. Gawelda, W.; Pham, V.-T.; Benfatto, M.; Zaushitsyn, Y.; Kaiser, M.; Grolimund, D.; Johnson, S. L.; Abela, R.; Hauser, A.; Bressler, C.; Chergui, M. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 057401/1
13. Saes, M.; Bressler, C.; Abela, R.; Grolimund, D.; Johnson, S.; Heimann, P.; Chergui, M. Phys. Rev. Lett. 2003, 90
14. van der Veen, R. M.; Milne, C. J.; El Nahhas, A.; Lima, F. A.; Pham, V.-T.; Best, J.; Weinstein, J. A.; Borca, A. N.; Abela, R.; Bressler, C.; Chergui, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 2711
15. Huse, N.; Cho, H.; Hong, K.; Jamula, L.; de Groot, F. M. F.; Kim, T. K.; McCusker, J. K.; Schoenlein, R. W. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 880
16. Huse, N.; Kim, T. K.; Jamula, L.; McCusker, J. K.; de Groot, F. M. F.; Schoenlein, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6809
17. Khalil, M.; Marcus, M. A.; Smeigh, A. L.; McCusker, J. K.; Chong, H. H. W.; Schoenlein, R. W. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 38
18. Chen, L. X.; Jaeger, W. J. H.; Jennings, G.; Gosztola, D. J. Science 2001, 292, 262
19. Chen, L. X.; Jennings, G.; Liu, T.; Gosztola, D. J.; Hessler, J. P.; Scaltrito, D. V.; Meyer, G. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10861
20. Chen, L. X.; Shaw, G. B.; Novozhilova, I.; Liu, T.; Jennings, G.; Attenkofer, K.; Meyer, G. J.; Coppens, P. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7022
21. Chen, L. X.; Zhang, X.; Wasinger, E. C.; Attenkofer, K.; Jennings, G.; Muresan, A. Z.; Lindsey, J. S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9616
22. Zhang, X.-Y.; Smolentsev, G.; Guo, J.-C.; Attenkofer, K.; Kurtz, C.; Jennings, G.; Lockard, J. V.; Stickrath, A. B.; Chen, L.-X. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 628
23. Lee, T.; Jiang, Y.; Rose-Petruck, C. G.; Benesch, F. J. Chem. Phys. 2005, 122, 084506/1
24. Ahr, B.; Chollet, M.; Adams, B.; Lunny, E. M.; Laperle, C. M.; Rose-Petruck, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 5590
25. Nozawa, S.; Sato, T.; Chollet, M.; Ichiyanagi, K.; Tomita, A.; Fujii, H.; Adachi, S.-i.; Koshihara, S.-y. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 61
26. Chen, J.; Zhang, H.; Tomov, I. V.; Ding, X.; Rentzepis, P. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 15235
27. Hillyard, P. W.; Kuchibhatla, S.; Glover, T. E.; Hertlein, M. P.; Huse, N.; Nachimuthu, P.; Saraf, L. V.; Thevuthasan, S.; Gaffney, K. J. Phys. Rev. B 2009, 80, 125210
28. Briois, V.; Sainctavit, P.; Long, G. J.; Grandjean, F. Inorg. Chem. 2001, 40, 912
29. Westre, T. E.; Kennepohl, P.; DeWitt, J. G.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6297
30. Pandey, R. K.; Mukamel, S. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 805
31. Koningsberger, D. C.; Prins, R. X-ray Absorption: Principles, Applications, Techniques of EXAFS, SEXAFS and XANES; John Wiley & Sons: New York, 1988; Vol. 92.
32. Spin Crossover In Transition Metal Compounds. 1-III; Gütlich, P.; Goodwin, H. A., Eds.; Springer: New York and Berlin, 2004.
33. Monat, J. E.; McCusker, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4092
34. Cannizzo, A.; Milne, C. J.; Consani, C.; Gawelda, W.; Bressler, C.; van Mourik, F.; Chergui, M. Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 2677
35. Wolf, M. M. N.; Groß, R.; Schumann, C.; Wolny, J. A.; Schünemann, V.; Døssing, A.; Paulsen, H.; McGarvey, J. J.; Diller, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 4264
36. Lawson Daku, L. M.; Hauser, A. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 1830
37. Huse, N.; Khalil, M.; Kim, T. K.; Smeigh, A. L.; Jamula, L.; McCusker, J. K.; Schoenlein, R. W. J. Phys.: Conf. Ser. 2009, 148
38. Smeigh, A. L.; Creelman, M.; Mathies, R. A.; McCusker, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14105
39. Gutlich, P.; Goodwin, H. A. Spin crossover-An overall perspective. In Spin Crossover In Transition Metal Compounds I; Springer-Verlag: Berlin, 2004; Vol. 233; p 1.
40. Brady, C.; Callaghan, P. L.; Ciunik, Z.; Coates, C. G.; Dossing, A.; Hazell, A.; McGarvey, J. J.; Schenker, S.; Toftlund, H.; Trautwein, A. X.; Winkler, H.; Wolny, J. A. Inorg. Chem. 2004, 43, 4289
41. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158
42. Hehre, W. J.; Ditchfield, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1972, 56, 2257
43. Rassolov, V. A.; Pople, J. A.; Ratner, M. A.; Windus, T. L. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1223
44. Pierloot, K.; Vancoillie, S. J. Chem. Phys. 2006, 125, 124303
45. Pierloot, K.; Vancoillie, S. J. Chem. Phys. 2008, 128, 034104
46. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cammi, R. Chem. Rev. 2005, 105, 2999
47. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J. A.;, J.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; 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.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Ö. Farkas; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, Revision A.1; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
48. Triguero, L.; Pettersson, L.; Ågren, H. Phys. Rev. B 1998, 58, 8097
49. Hermann, K.; Pettersson, L. G. M.; Casida, M. E.; Daul, C.; Goursot, A.; Koester, A.; Proynov, E.; A. St-Amant; Salahub., D. R. StoBe-deMon version 3.0, 2009.
50. Slater, J. C. Adv. Quantum Chem. 1972, 6, 1
51. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098
52. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822
53. Wachters, A. J. H. J. Chem. Phys. 1970, 52, 1033
54. Ågren, H.; Carravetta, V.; Vahtras, O.; Pettersson, L. G. M. Chem. Phys. Lett. 1994, 222, 75
55. Neese, F.; Becker, U.; Ganyushin, D.; Hansen, A.; Liakos, D. G.; Kollmar, C.; Kossmann, S.; Petrenko, T.; Reimann, C.; Riplinger, C.; Sivalingam, K.; Valeev, E.; Wezisla, B.; Wennmohs, F. ORCA, version 2.7.0; University of Bonn: Bonn, Germany, 2009.
56. DeBeer George, S.; Petrenko, T.; Neese, F. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 12936
57. DeBeer George, S.; Petrenko, T.; Neese, F. Inorg. Chim. Acta 2008, 361, 965
58. Weigend, F.; Ahlrichs, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3297
59. Neese, F. Inorg. Chim. Acta 2002, 337, 181
60. Neese, F.; Wennmohs, F.; Hansen, A.; Becker, U. Chem. Phys. 2009, 356, 98
61. Klamt, A.; Schueuermann, G. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1993, 799
62. Boubekeur, K.; Deroche, A.; Lambert, F.; Morgensternbadarau, I. Acta Crystallogr., Sect. C 1995, 51, 2244
63. Hoselton, M. A.; Wilson, L. J.; Drago, R. S. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 1722
64. Delker, G. L. Temperature Dependent Studies on Structural and Electronic Effects in Single Crystals; University of Illinois, 1976.
65. Risberg, E. D.; Jalilehvand, F.; Leung, B. O.; Pettersson, L. G. M.; Sandstrom, M. Dalton Trans. 2009, 3542
66. Leetmaa, M.; Ljungberg, M. P.; Lyubartsev, A.; Nilsson, A.; Pettersson, L. G. M. J. Electron Spectrosc. 2010, 177, 135
67. Varetto, U. MOLEKEL 5.4; Swiss National Supercomputing Centre: Manno, Switzerland.
68. Wilson, L. J.; Georges, D.; Hoselton, M. A. Inorg. Chem. 1975, 14, 2968
69. Mayer, I. Chem. Phys. Lett. 1983, 97, 270
70. Dreuw, A.; Head-Gordon, M. Chem. Rev. 2005, 105, 4009
71. Briois, V.; Moulin, C. C. D.; Sainctavit, P.; Brouder, C.; Flank, A. M. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 1019
72. Ankudinov, A. L.; Ravel, B.; Rehr, J. J.; Conradson, S. D. Phys. Rev. B 1998, 58, 7565
73. Benfatto, M.; Congiu-Castellano, A.; Daniele, A.; Della Longa, S. J. Synchrotron Radiat. 2001, 8, 267
74. Rehr, J. J.; Ankudinov, A. L. Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 131
75. de Groot, F. M. F. Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 31
76. Debeer George, S.; Neese, F. Inorg. Chem. 2010, 49, 1849
77. Campbell, L.; Mukamel, S. J. Chem. Phys. 2004, 121, 12323
78. Kruger, P.; Natoli, C. R. Phys. Rev. B 2004, 70, 245120
79. Ikeno, H.; Mizoguchi, T.; Tanaka, I. Phys. Rev. B 2011, 83, 155107
80. Subotnik, J. E.; Yeganeh, S.; Cave, R. J.; Ratner, M. A. J. Chem. Phys. 2008, 129, 244101/1
81. Van Voorhis, T.; Kowalczyk, T.; Kaduk, B.; Wang, L.-P.; Cheng, C.-L.; Wu, Q. Annu. Rev. Phys. Chem. 2010, 61, 149
82. Isborn, C. M.; Li, X. J. Chem. Phys. 2008, 129, 204107/1