Performance of popular XC-functionals for the description of excitation energies in GFP-like chromophore models

International Journal of Quantum Chemistry

Volumn 112, Issue 3, 2012, Pages 789-800

  List, Nanna Holmgaard ^a   Olsen, Jógvan Magnus ^a   Rocha Rinza, Tomás ^b   Christiansen, Ove ^c   Kongsted, Jacob ^a  

^a UNIVERSITY OF SOUTHERN DENMARK   (Denmark)

^b UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO   (Mexico)

^c AARHUS UNIVERSITY   (Denmark)

Author keywords

coupled cluster; density functional theory; excitation energies; fluorescent proteins

Indexed keywords

CHARGE STATE; CHARGED STATE; COUPLED CLUSTERS; DENSITY FUNCTIONALS; FLUORESCENT PROTEIN; HYBRID FUNCTIONALS; LIFE-SCIENCES; TIME DEPENDENT DENSITY FUNCTIONAL THEORY; VERTICAL EXCITATION ENERGY;

CHROMOPHORES; EXCITATION ENERGY; FLUORESCENCE; OPTICAL PROPERTIES;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 81855170985     PISSN: 00207608     EISSN: 1097461X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/qua.23059     Document Type: Article

References (83)

1. Shimomura, O.,;, Johnson, F. H.,;, Saiga, Y., J Cell Comp Physiol 1962, 59, 223.
2. Zimmer, M., Chem Rev 2002, 102, 759.
3. Shrestha, S.,;, Deo, S. K., Anal Bioanal Chem 2006, 386, 515.
4. Nifosí, R.,;, Amat, P.,;, Tozzini, V., J Comput Chem 2007, 28, 2366.
5. Kogure, T.,;, Karasawa, S.,;, Araki, T.,;, Saito, K.,;, Kinjo, M.,;, Miyawaki, A., Nat Biotechnol 2006, 24, 577.
6. Tsien, R. Y., Annu Rev Biochem 1998, 67, 509.
7. Martini, J.,;, Schmied, K.,;, Palmisano, R.,;, Toensing, K.,;, Anselmetti, D.,;, Merkle, T., J Struct Biol 2007, 158, 401.
8. Zipfel, W. R.,;, Williams, R. M.,;, Webb, W. W., Nat Biotechnol 2003, 21, 1369.
9. So, P. T. C.,;, Dong, C. Y.,;, Masters, B. R.,;, Berland, K. M., Annu Rev Biomed Eng 2000, 2, 399.
10. Andersen, L. H.,;, Lapierre, A.,;, Nielsen, I. B.,;, Nielsen, S. B.,;, Pedersen, U. V.,;, Pedersen, S. U.,;, Tomita, S., Nucl Phys Rev 2002, 19, 176.
11. Nielsen, S. B.,;, Lapierre, A.,;, Andersen, J. U.,;, Pedersen, U. V.,;, Tomita, S.,;, Andersen, L. H., Phys Rev Lett 2001, 87, 228102.
12. Andersen, L. H.,;, Bluhme, H.,;, Boyé, S.,;, JÃrgensen, T. J. D.,;, Krogh, H.,;, Nielsen, I. B.,;, Nielsen, S. B.,;, Pedersen, U. V., Svendsen, A., Phys Chem Chem Phys 2004, 6, 2617.
13. Andersen, L. H.,;, Lapierre, A.,;, Nielsen, S. B.,;, Nielsen, I. B.,;, Pedersen, S. U.,;, Pedersen, U. V.,;, Tomita, S., Eur Phy J D 2002, 20, 597.
14. Boyé, S.,;, Krogh, H.,;, Nielsen, I. B.,;, Nielsen, S. B.,;, Pedersen, S. U.,;, Pedersen, U. V.,;, Andersen, L. H.,;, Bell, A. F.,;, He, X.,;, Tonge, P. J., Phys Rev Lett 2003, 90, 118103.
15. Boyé, S.,;, Nielsen, S. B.,;, Krogh, H.,;, Nielsen, I. B.,;, Pedersen, U. V.,;, Bell, A. F.,;, He, X.,;, Tonge, P. J.,;, Andersen, L. H., Phys Chem Chem Phys 2003, 5, 3021.
16. Boyé, S.,;, Nielsen, I. B.,;, Nielsen, S. B.,;, Krogh, H.,;, Lapierre, A.,;, Pedersen, H. B.,;, Pedersen, S. U.,;, Pedersen, U. V.,;, Andersen, L. H., J Chem Phys 2003, 119, 338.
17. Rajput, J.,;, Rahbek, D. B.,;, Andersen, L. H.,;, Rocha-Rinza, T.,;, Christiansen, O.,;, Bravaya, K. B.,;, Erokhin, A. V.,;, Bochenkova, A. V.,;, Solntsev, K. M.,;, Dong, J.,;, Kowalik, J.,;, Tolbert, L. M.,;, Petersen, M. A.,;, Nielsen, M. B., Phys Chem Chem Phys 2009, 11, 9996.
18. Rocha-Rinza, T.,;, Christiansen, O.,;, Rajput, J.,;, Gopalan, A.,;, Rahbek, D. B.,;, Andersen, L. H.,;, Bochenkova, A. V.,;, Granovsky, A. A.,;, Bravaya, K. B.,;, Nemukhin, A. V.,;, Christiansen, K. L.,;, Nielsen, M. B., J Phys Chem A 2009, 113, 9442.
19. Wan, S.,;, Liu, S.,;, Zhao, G.,;, Chen, M.,;, Han, K.,;, Sun, M., Biophys Chem 2007, 129, 218.
20. Filippi, C.,;, Zaccheddu, M.,;, Buda, F., J Chem Theory Comput 2009, 5, 2074.
21. Epifanovsky, E.,;, Polyakov, I.,;, Grigorenko, B.,;, Nemukhin, A.,;, Krylov, A., J Chem Theory Comput 2009, 5, 1895.
22. Polyakov, I.,;, Grigorenko, B.,;, Epifanovsky, E.,;, Krylov, A.,;, Nemukhin, A., J Chem Theory Comput 2010, 6, 2377.
23. Marques, M. A. L.,;, Lõpez, X.,;, Varsano, D.,;, Castro, A.,;, Rubio, A., Phys Rev Lett 2003, 90, 258101.
24. Nemukhin, A. V.,;, Topol, I. A.,;, Burts, S. K., J Chem Theory Comput 2006, 2, 292.
25. Olsen, S.,;, Prescott, M.,;, Wilmann, P.,;, Battad, J.,;, Rossjohn, J.,;, Smith, S. C., Chem Phys Lett 2006, 420, 507.
26. Lõpez, X.,;, Marques, M. A. L.,;, Castro, A.,;, Rubio, A., J Am Chem Soc 2005, 127, 12329.
27. Castro, A.,;, Marques, M. A. L.,;, Varsano, D.,;, Sottile, F.,;, Rubio, A., C R Phys 2009, 10, 469.
28. Topol, I.,;, Collins, J.,;, Polyakov, I.,;, Grigorenko, B.,;, Nemukhin, A., Biophys J 2009, 145, 1.
29. Dreuw, A.,;, Head-Gordon, M., Chem Rev 2005, 105, 4009.
30. Dreuw, A.,;, Weisman, J. L.,;, Head-Gordon, M., J Chem Phys 2003, 119, 2943.
31. Yanai, T.,;, Tew, D. P.,;, Handy, N. C., Chem Phys Lett 2004, 393, 51.
32. Dreuw, A.,;, Head-Gordon, M., J Am Chem Soc 2004, 126, 4007.
33. Tawada, Y.,;, Tsuneda, T.,;, Yanagisawa, S.,;, Yanai, T.,;, Hirao, K., J Chem Phys 2004, 120, 8425.
34. Stein, T.,;, Kronik, L.,;, Baer, R., J Am Chem Soc 2009, 131, 2818.
35. Kobayashi, R.,;, Amos, R. D., Chem Phys Lett 2006, 420, 106.
36. Tozer, D. J., J Chem Phys 2003, 119, 12697.
37. Ziegler, T.,;, Seth, M.,;, Krykunow, M.,;, Autschbach, J.,;, Wang, F., J Mol Struc: Theochem 2009, 914, 106.
38. Cohen, A. J.,;, Mori-Sánchez, P.,;, Yang, W., Science 2008, 321, 792.
39. Sobolewski, A. L.,;, Domcke, W., Chem Phys 2003, 294, 73.
40. Peach, M. J. G.,;, Cohen, A. J.,;, Tozer, D. J., Phys Chem Chem Phys 2006, 8, 4543.
41. Andzelm, J.,;, Rinderspacher, B. C.,;, Rawlett, A.,;, Dougherty, J.,;, Baer, R.,;, Govind, N., J Chem Theory Comput 2009, 5, 2835.
42. Leininger, T.,;, Stoll, H.,;, Werner, H. J.,;, Savin, A., Chem Phys Lett 1997, 275, 151.
43. Rohrdanz, M. A.,;, Herbert, J. M., J Chem Phys 2008, 129, 034107.
44. Livshits, E.,;, Baer, R., J Phys Chem A 2008, 112, 12789.
45. Wong, B. M.,;, Cordaro, J. G., J Chem Phys 2008, 129, 214703.
46. He, X.,;, Bell, A. F.,;, Tonge, P. J., Org Lett 2002, 4, 1523.
47. Lammich, L.,;, Petersen, M. A.,;, Nielsen, M. B.,;, Andersen, L. H., Biophys J 2007, 92, 201.
48. Perdew, J. P.,;, Burke, K.,;, Ernzerhof, M., Phys Rev Lett 1996, 77, 3865.
49. Lee, C.,;, Yang, W.,;, Parr, R. G., Phys Rev B 1988, 37, 785.
50. Dirac, P. A. M., Proc Cambridge Philos Soc 1930, 26, 376.
51. Becke, A. D., Phys Rev A 1988, 38, 3098.
52. Adamo, C.,;, Barone, V., J Chem Phys 1999, 110, 6158.
53. Ernzerhof, M.,;, Scuseria, G. E., J Chem Phys 1999, 110, 5029.
54. Becke, A. D., J Chem Phys 1993, 98, 5648.
55. Vosko, S. H.,;, Wilk, L.,;, Nusair, M., Can J Phys 1980, 58, 1200.
56. Stephens, P. J.,;, Devlin, F. J.,;, Chabalowski, C. F.,;, Frisch, M. J., J Phys Chem 1994, 98, 11623.
57. Peach, M. J. G.,;, Helgaker, T.,;, SaÅek, P.,;, Keal, T. W.,;, Lutñs, O. B.,;, Tozer, D. J.,;, Handy, N. C., Phys Chem Chem Phys 2006, 8, 558.
58. Krishnan, R.,;, Binkley, J. S.,;, Seeger, R.,;, Pople, J. A., J Chem Phys 1980, 72, 650.
59. McLean, A. D.,;, Chandler, G. S., J Chem Phys 1980, 72, 5639.
60. 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.,;, Bakken, V.,;, 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 03, Revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
61. Peach, M. J. G.,;, Benfield, P.,;, Helgaker, T.,;, Tozer, D. J., J Chem Phys 2008, 128, 044118.
62. DALTON, A Molecular Electronic Structure Program, Release 2.0; 2005. Available at:.
63. Clark, T.,;, Chandrasekhar, J.,;, Spitznagel, G. W.,;, Schleyer, P. v. R., J Comput Chem 1983, 4, 294.
64. Dunning, T. H., J Chem Phys 1989, 90, 1007.
65. Hättig, C.,;, Weigend, F., J Chem Phys 2000, 113, 5154.
66. Hättig, C., Phys Chem Chem Phys 2005, 7, 59.
67. Peach, M. J. G.,;, Sueur, C. R. L.,;, Ruud, K.,;, Guillaume, M.,;, Tozer, D. J., Phys Chem Chem Phys 2009, 11, 4465.
68. Hättig, C.,;, Köhn, A., J Chem Phys 2002, 117, 6939.
69. Treutler, O.,;, Ahlrichs, R., J Chem Phys 1995, 102, 346.
70. Arnim, M. V.,;, Ahlrichs, R., J Comput Chem 1998, 19, 1746.
71. Christiansen, O.,;, Koch, H.,;, JÃrgensen, P., J Chem Phys 1995, 243, 409.
72. Purvis, G. D.,;, Bartlett, R. J., J Chem Phys 1982, 76, 1910.
73. Christiansen, O.,;, Koch, H.,;, JÃrgensen, P., J Chem Phys 1995, 103, 7429.
74. Koch, H.,;, Christiansen, O.,;, JÃrgensen, P.,;, de Merás, A. M. S.,;, Helgaker, T., J Chem Phys 1997, 106, 1808.
75. Kowalski, K.,;, Krishnamoorthy, S.,;, Villa, O.,;, Hammond, J. R.,;, Govind, N., J Chem Phys 2010, 132, 154103.
76. Hariharan, P. C.,;, Pople, J. A., Theor Chim Acta 1973, 28, 213.
77. Francl, M. M.,;, Pietro, W. J.,;, Hehre, W. J.,;, Binkley, J. S.,;, Gordon, M. S.,;, DeFrees, D. J.,;, Pople, J. A., J Chem Phys 1982, 77, 3654.
78. Schreiber, M.,;, Silva-Junior, M. R.,;, Sauer, S. P. A.,;, Thiel, W., J Chem Phys 2008, 128, 134110.
79. Christiansen, O.,;, Koch, H.,;, JÃrgensen, P.,;, Olsen, J., Chem Phys Lett 1996, 256, 185.
80. Dong, J.,;, Solntsev, K. M.,;, Tolbert, L. M., J Am Chem Soc 2006, 128, 12038.
81. Bravaya, K. B.,;, Bochenkova, A. V.,;, Granovskii, A. A.,;, Nemukhin, A. V., Russ J Phys Chem B 2008, 2, 671.
82. 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., Jr.,;, 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.,;, Farkas, Ã.,;, Foresman, J. B.,;, Ortiz, J. V.,;, Cioslowski, J.,;, Fox, D. J., Gaussian 09 Revision A.1.; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
83. Baer, R.,;, Livshits, E.,;, Salzner, U., Annu Rev Phys Chem 2010, 61, 85.