Benchmark structures and binding energies of small water clusters with anharmonicity corrections

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 115, Issue 43, 2011, Pages 12034-12046

  Temelso, Berhane ^a   Archer, Kaye A ^a   Shields, George C ^a  

^a BUCKNELL UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANHARMONIC CORRECTION; ANHARMONICITIES; BASIS SETS; BENCHMARK STRUCTURE; CCSD; COMPLETE BASIS SET LIMIT; CONFORMATIONAL ENERGIES; ENERGIES OF FORMATION; FINITE TEMPERATURES; FUNDAMENTAL FREQUENCIES; HARMONIC FREQUENCY; HARMONIC VIBRATIONAL FREQUENCIES; HIGH-LEVEL AB INITIO CALCULATIONS; LOCAL MINIMUMS; SCALING FACTORS; WATER CLUSTER;

CALCULATIONS; HARMONIC ANALYSIS; ISOMERS; MOLECULAR DYNAMICS; POTENTIAL ENERGY; RIGID ROTORS;

BINDING ENERGY;

EID: 80055042187     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp2069489     Document Type: Article

References (148)

1. Ludwig, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 1808
2. Woutersen, S.; Emmerichs, U.; Bakker, H. J. Science 1997, 278, 658
3. Keutsch, F.; Saykally, R. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 10533
4. Kropman, M. F.; Bakker, H. J. Science 2001, 291, 2118
5. Ruan, C.-Y.; Lobastov, V. A.; Vigliotti, F.; Chen, S.; Zewail, A. H. Science 2004, 304, 80
6. Myneni, S.; Luo, Y.; Näslund, L. A.; Cavalleri, M.; Ojamäe, L.; Ogasawara, H.; Pelmenschikov, A.; Wernet, P.; Vaterlein, P.; Heske, C.; Hussain, Z.; Pettersson, L. G. M.; Nilsson, A. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, L213
7. Bakker, H. J.; Nienhuys, H.-K. Science 2002, 297, 587
8. Wernet, P.; Nordlund, D.; Bergmann, U.; Cavalleri, M.; Odelius, M.; Ogasawara, H.; Näslund, L. A.; Hirsch, T. K.; Ojamäe, L.; Glatzel, P.; Pettersson, L. G. M.; Nilsson, A. Science 2004, 304, 995
9. Brubach, J. B.; Mermet, A.; Filabozzi, A.; Gerschel, A.; Roy, P. J. Chem. Phys. 2005, 122, 184509.
10. Näslund, L. A.; Lüning, J.; Ufuktepe, Y.; Ogasawara, H.; Wernet, P.; Bergmann, U.; Pettersson, L. G. M.; Nilsson, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 13835
11. Ohrwall, G.; Fink, R.; Tchaplyguine, M.; Ojamae, L.; Lundwall, M.; Marinho, R.; Naves De Brito, A.; Sorensen, S.; Gisselbrecht, M.; Feifel, R.; Rander, T.; Lindblad, A.; Schulz, J.; Saethre, L. J.; Martensson, N.; Svensson, S.; Bjorneholm, O. J. Chem. Phys. 2005, 123, 054310
12. Naslund, L. A.; Edwards, D. C.; Wernet, P.; Bergmann, U.; Ogasawara, H.; Pettersson, L. G. M.; Myneni, S.; Nilsson, A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 5995
13. Hakala, M.; Nygard, K.; Manninen, S.; Pettersson, L. G. M.; Hamalainen, K. Phys. Rev. B 2006, 73, 035432.
14. Alphonse, N. K.; Dillon, S. R.; Dougherty, R. C.; Galligan, D. K.; Howard, L. N. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 7577
15. Bergmann, U.; Di Cicco, A.; Wernet, P.; Principi, E.; Glatzel, P.; Nilsson, A. J. Chem. Phys. 2007, 127, 174504.
16. Winter, B.; Hergenhahn, U.; Faubel, M.; Bjorneholm, O.; Hertel, I. V. J. Chem. Phys. 2007, 127, 124504.
17. Pastorczak, M.; Kozanecki, M.; Ulanski, J. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 10705
18. Reategui, E.; Aksan, A. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 13048
19. Abu-Samha, M.; Borve, K. J.; Winkler, M.; Harnes, J.; Saethre, L. J.; Lindblad, A.; Bergersen, H.; Ohrwall, G.; Bjorneholm, O.; Svensson, S. J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys. 2009, 42, 055201.
20. Pokapanich, W.; Bergersen, H.; Bradeanu, I. L.; Marinho, R. R. T.; Lindblad, A.; Legendre, S.; Rosso, A.; Svensson, S.; Bjorneholm, O.; Tchaplyguine, M.; Ohrwall, G.; Kryzhevoi, N. V.; Cederbaum, L. S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7264
21. Huse, N.; Wen, H. D.; Nordlund, D.; Szilagyi, E.; Daranciang, D.; Miller, T. A.; Nilsson, A.; Schoenlein, R. W.; Lindenberg, A. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 3951
22. Odelius, M. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 8176
23. Wen, H. D.; Huse, N.; Schoenlein, R. W.; Lindenberg, A. M. J. Chem. Phys. 2009, 131, 234505
24. Sekine, Y.; Ikeda-Fukazawa, T. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 3419
25. Sun, Q. J. Chem. Phys. 2010, 132, 054507.
26. Benson, S. W.; Siebert, E. D. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 4269
27. Silvestrelli, P. L.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1999, 111, 3572
28. Geissler, P. L.; Dellago, C.; Chandler, D.; Hutter, J.; Parrinello, M. Science 2001, 291, 2121
29. Izvekov, S.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2002, 116, 10372
30. Chen, B.; Ivanov, I.; Klein, M. L.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 215503/1
31. Asthagiri, D.; Pratt, L. R.; Kress, J. D. Phys. Rev. E: Stat., Nonlinear, Soft Matter Phys. 2003, 68, 041505/1
32. Grossman, J. C.; Schwegler, E.; Draeger, E. W.; Gygi, F.; Galli, G. J. Chem. Phys. 2004, 120, 300
33. Allesch, M.; Schwegler, E.; Gygi, F.; Galli, G. J. Chem. Phys. 2004, 120, 5192
34. de la Pena, L. H.; Razul, M. S. G.; Kusalik, P. G. J. Chem. Phys. 2005, 123, 7236.
35. Buch, V. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17771
36. Soper, A. K. J. Phys.: Condens. Matter 2005, 17, S3273
37. Lindenberg, A. M.; Acremann, Y.; Lowney, D. P.; Heimann, P. A.; Allison, T. K.; Matthews, T.; Falcone, R. W. J. Chem. Phys. 2005, 122, 204507.
38. Prendergast, D.; Grossman, J. C.; Galli, G. J. Chem. Phys. 2005, 123, 014501.
39. do Couto, P. C.; Estacio, S. G.; Cabral, B. J. C. J. Chem. Phys. 2005, 123, 204507.
40. Jansen, T. L.; Hayashi, T.; Zhuang, W.; Mukamel, S. J. Chem. Phys. 2005, 123, 054510.
41. Todorova, T.; Seitsonen, A. P.; Hutter, J.; Kuo, I. F. W.; Mundy, C. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3685
42. Fanourgakis, G. S.; Xantheas, S. S. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 4100
43. Odelius, M.; Cavalleri, M.; Nilsson, A.; Pettersson, L. G. M. Phys. Rev. B 2006, 73, 024205.
44. Winter, B.; Faubel, M. Chem. Rev. 2006, 106, 1176
45. Laage, D.; Hynes, J. T. Science 2006, 311, 832
46. Lenz, A.; Ojamae, L. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 13388
47. Auer, B.; Kumar, R.; Schmidt, J. R.; Skinner, J. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 14215
48. Fuchs, O.; Zharnikov, M.; Weinhardt, L.; Blum, M.; Weigand, M.; Zubavichus, Y.; Bar, M.; Maier, F.; Denlinger, J. D.; Heske, C.; Grunze, M.; Umbach, E. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 027801.
49. Hartt, G. M.; Shields, G. C.; Kirschner, K. N. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 4490
50. Santra, B.; Michaelides, A.; Fuchs, M.; Tkatchenko, A.; Filippi, C.; Scheffler, M. J. Chem. Phys. 2008, 129, 194111.
51. Bryantsev, V. S.; Diallo, M. S.; van Duin, A. C. T.; Goddard, W. A. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1016
52. Lehmann, S. B. C.; Spickermann, C.; Kirchner, B. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1640
53. Santra, B.; Michaelides, A.; Scheffler, M. J. Chem. Phys. 2009, 131, 124509.
54. Loboda, O.; Goncharuk, V. Chem. Phys. Lett. 2010, 484, 144
55. Bertrand, G. J. Mol. Liq. 2002, 101, 219
56. Head-Gordon, T.; Hura, G. Chem. Rev. 2002, 102, 2651
57. Hura, G.; Russo, D.; Glaeser, R. M.; Head-Gordon, T.; Krack, M.; Parrinello, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 1981
58. Eaves, J. D.; Loparo, J. J.; Fecko, C. J.; Roberts, S. T.; Tokmakoff, A.; Geissler, P. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 13019
59. Smith, J. D.; Cappa, C. D.; Wilson, K. R.; Cohen, R. C.; Geissler, P. L.; Saykally, R. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 14171
60. Mantz, Y. A.; Chen, B.; Martyna, G. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3540
61. Head-Gordon, T.; Johnson, M. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 7973
62. Leetmaa, M.; Ljungberg, M.; Ogasawara, H.; Odelius, M.; Naslund, L. A.; Nilsson, A.; Pettersson, L. G. M. J. Chem. Phys. 2006, 125, 244510.
63. Kumar, R.; Schmidt, J. R.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2007, 126, 12
64. Shields, G. C.; Kirschner, K. N. Synth. React. Inorg. Met.-Org. Chem. 2008, 38, 32
65. Lu, H. G.; Wang, Y. K.; Wu, Y. B.; Yang, P.; Li, L. M.; Li, S. D. J. Chem. Phys. 2008, 129, 124512
66. Bickmore, B. R.; Rosso, K. M.; Brown, I. D.; Kerisit, S. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 1847
67. Wikfeldt, K. T.; Leetmaa, M.; Ljungberg, M. P.; Nilsson, A.; Pettersson, L. G. M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6246
68. Donchev, A. G.; Galkin, N. G.; Illarionov, A. A.; Khoruzhii, O. V.; Olevanov, M. A.; Ozrin, V. D.; Subbotin, M. V.; Tarasov, V. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 8613
69. Guillot, B. J. Mol. Liq. 2002, 101, 219
70. Burnham, C. J.; Xantheas, S. S.; Miller, M. A.; Applegate, B. E.; Miller, R. E. J. Chem. Phys. 2002, 117, 1109
71. Kabrede, H.; Hentschke, R. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 3914
72. James, T.; Wales, D. J.; Hernandez-Rojas, J. Chem. Phys. Lett. 2005, 415, 302
73. Takeuchi, H. J. Chem. Inf. Model 2008, 48, 2226
74. Bandow, B.; Hartke, B. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 5809
75. Burnham, C. J.; Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 2002, 116, 1479
76. Burnham, C. J.; Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 2002, 116, 1500
77. Cui, J.; Liu, H.; Jordan, K. J Phys. Chem. B 2006, 110, 18872
78. Kennedy, D.; Norman, C. Science 2005, 309, 75
79. Bukowski, R.; Szalewicz, K.; Groenenboom, G. C.; van der Avoird, A. Science 2007, 315, 1249
80. Szalewicz, K.; Leforestier, C.; van der Avoird, A. Chem. Phys. Lett. 2009, 482, 1
81. Santra, B.; Michaelides, A.; Scheffler, M. J. Chem. Phys. 2007, 127, 184104.
82. Pedulla, J. M.; Villa, F.; Jordan, K. D. J. Chem. Phys. 1996, 105, 11091
83. Schutz, M.; Rauhut, G.; Werner, H. J. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 5997
84. Su, J. T.; Xu, X.; Goddard, W. A. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 10518
85. Hodges, M. P.; Stone, A. J.; Xantheas, S. S. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 9163
86. Xantheas, S. S. Chem. Phys. 2000, 258, 225
87. Xantheas, S. S.; Dunning, T. H. J. Chem. Phys. 1993, 99, 8774
88. Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 1994, 100, 7523
89. Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 1995, 102, 4505
90. Xantheas, S. S. Philos. Mag. B. 1996, 73, 107
91. Xantheas, S. S.; Burnham, C. J.; Harrison, R. J. J. Chem. Phys. 2002, 116, 1493
92. Xantheas, S.; Apra, E. J. Chem. Phys. 2004, 120, 823
93. Xantheas, S. S. Interaction Potentials for Water from Accurate Cluster Calculations. In Intermolecular Forces and Clusters II, 2005; Vol. 116; 119.
94. Dunning, T. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007
95. Kendall, R.; Dunning, T.; Harrison, R. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6796
96. Cramer, C. J. Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models, 2 nd ed.; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 2004.
97. Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol. Phys. 1970, 19, 533
98. Morrell, T. E.; Shields, G. C. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 4266
99. Xantheas, S. S.; Dunning, T. H. J. Chem. Phys. 1993, 98, 8037
100. Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 1995, 102, 4505
101. Feyereisen, M.; Fitzgerald, G.; Komornicki, A. Chem. Phys. Lett. 1993, 208, 359
102. Bernholdt, D. E.; Harrison, R. J. Chem. Phys. Lett. 1996, 250, 477
103. Marshall, M. S.; Sears, J. S.; Burns, L. A.; Bredas, J. L.; Sherrill, C. D. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 3681
104. Kossmann, S.; Neese, F. Chem. Phys. Lett. 2009, 481, 240
105. Kossmann, S.; Neese, F. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 2325
106. Weigend, F.; Kohn, A.; Hattig, C. J. Chem. Phys. 2002, 116, 3175
107. Temelso, B.; Shields, G. C. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2804.
108. Shields, R. M.; Temelso, B.; Archer, K. A.; Morrell, T. E.; Shields, G. C. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 11725
109. Day, M. B.; Kirschner, K. N.; Shields, G. C. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 6773
110. Bates, D. M.; Tschumper, G. S. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 3555
111. Chen, Y.; Li, H. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 11719
112. Weigend, F.; Haser, M. Theor. Chem. Acc. 1997, 97, 331
113. Klopper, W. J. Chem. Phys. 1995, 102, 6168
114. Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 1996, 104, 8821
115. Halkier, A.; Helgaker, T.; Jorgensen, P.; Klopper, W.; Koch, H.; Olsen, J.; Wilson, A. K. Chem. Phys. Lett. 1998, 286, 243
116. Halkier, A.; Helgaker, T.; Jorgensen, P.; Klopper, W.; Olsen, J. Chem. Phys. Lett. 1999, 302, 437
117. Xantheas, S. S.; Apra, E. J. Chem. Phys. 2004, 120, 823
118. Jurecka, P.; Hobza, P. Chem. Phys. Lett. 2002, 365, 89
119. Pettersen, E. F.; Goddard, T. D.; Huang, C. C.; Couch, G. S.; Greenblatt, D. M.; Meng, E. C.; Ferrin, T. E. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1605
120. Barone, V. J. Chem. Phys. 2004, 120, 3059
121. Truhlar, D. G.; Isaacson, A. D. J. Chem. Phys. 1991, 94, 357
122. Halkier, A.; Klopper, W.; Helgaker, T.; Jorgensen, P.; Taylor, P. R. J. Chem. Phys. 1999, 111, 9157
123. Lee, T.; Taylor, P. Int. J. Quantum Chem. 1989, 199
124. Fanourgakis, G. S.; Apra, E.; Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 2004, 121, 2655
125. Klopper, W.; Schutz, M.; Luthi, H. P.; Leutwyler, S. J. Chem. Phys. 1995, 103, 1085
126. Dyke, T. R.; Muenter, J. S. J. Chem. Phys. 1972, 57, 5011
127. Tschumper, G. S.; Leininger, M. L.; Hoffman, B. C.; Valeev, E. F.; Schaefer, H. F.; Quack, M. J. Chem. Phys. 2002, 116, 690
128. Klopper, W.; van Duijneveldt-van de Rijdt, J. G. C. M.; van Duijneveldt, F. B. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 2227
129. Lane, J. R.; Kjaergaard, H. G. J. Chem. Phys. 2009, 131, 034307
130. Rocher-Casterline, B. E.; Ch'ng, L. C.; Mollner, A. K.; Reisler, H. J. Chem. Phys. 2011, 134, 211101
131. Shank, A.; Wang, Y.; Kaledin, A.; Braams, B. J.; Bowman, J. M. J. Chem. Phys. 2009, 130, 144314.
132. Curtiss, L. A.; Frurip, D. J.; Blander, M. J. Chem. Phys. 1979, 71, 2703
133. Goldman, N.; Fellers, R. S.; Leforestier, C.; Saykally, R. J. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 515
134. Losada, M.; Leutwlyer, S. J. Chem. Phys. 2002, 117, 2003
135. Pedulla, J. M.; Jordan, K. D. Accurate Calculation of the Interaction Energies in Hydrogen-Bonded Complexes. In Recent Theoretical and Experimental Advances in Hydrogen Bonded Clusters; Xantheas, S. S., Ed.; Kluwer Academic Publishers: Netherlands, 2000; p 35.
136. Liu, K.; Brown, M. G.; Carter, C.; Saykally, R. J.; Gregory, J. K.; Clary, D. C. Nature 1996, 381, 501
137. Day, M. B.; Kirschner, K. N.; Shields, G. C. Int. J. Quantum Chem. 2005, 102, 565
138. Buck, U.; Ettischer, I.; Melzer, M.; Buch, V.; Sadlej, J. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 2578
139. Gruenloh, C. J.; Carney, J. R.; Arrington, C. A.; Zwier, T. S.; Fredericks, S. Y.; Jordan, K. D. Science 1997, 276, 1678
140. Gruenloh, C. J.; Carney, J. R.; Hagemeister, F. C.; Zwier, T. S.; Wood, J. T.; Jordan, K. D. J. Chem. Phys. 2000, 113, 2290
141. Evans, G. T.; Vaida, V. J. Chem. Phys. 2000, 113, 6652
142. Pfeilsticker, K.; Lotter, A.; Peters, C.; Bösch, H. Science 2003, 300, 2078
143. Dunn, M. E.; Pokon, E. K.; Shields, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2647
144. Shillings, A. J. L.; Ball, S. M.; Barber, M. J.; Tennyson, J.; Jones, R. L. Atmos. Chem. Phys. Discuss. 2010, 10, 23345
145. Vaida, V.; Daniel, J. S.; Kjaergaard, H. G.; Goss, L. M.; Tuck, A. F. Q. J. R. Meteorol. Soc. 2001, 127, 1627
146. Vaida, V.; Kjaergaard, H. G.; Feierabend, K. J. Int. Rev. Phys. Chem. 2003, 22, 203
147. Ptashnik, I. V. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 2008, 109, 831
148. Stull, R. B. Meterology for Scientists and Engineers, 2 nd ed.; Brooks/Cole: Pacific Grove, CA, 2000.