Influence of water on anharmonicity, stability, and vibrational energy distribution of hydrogen-bonded adducts in atmospheric reactions: Case study of the OH + isoprene reaction intermediate using ab initio molecular dynamics

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 116, Issue 1, 2012, Pages 399-414

  Dietrick, Scott M ^a   Pacheco, Alexander B ^a   Phatak, Prasad ^a   Stevens, Philip S ^a   Iyengar, Srinivasan S ^a  

^a INDIANA UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO DYNAMICS; AB INITIO MOLECULAR DYNAMICS; ANHARMONICITIES; ATMOSPHERIC REACTIONS; COMPUTATIONAL TECHNIQUE; EFFECT OF WATER; FINITE TEMPERATURES; HARMONIC APPROXIMATION; INFLUENCE OF WATER; RED SHIFT; TEMPORAL EVOLUTION; TIME FREQUENCY ANALYSIS; VIBRATIONAL ENERGY DISTRIBUTION; VIBRATIONAL MODES; VIBRATIONAL PROPERTIES; VIBRATIONAL STATE; WATER MOLECULE;

DYNAMICS; HYDROGEN; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM CHEMISTRY; REACTION INTERMEDIATES;

REACTION KINETICS;

EID: 84855832127     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp204511v     Document Type: Article

References (100)

1. Sillman, S. Annu. Rev. Energy Env. 1993, 18 (1) 31-56
2. Heard, D. E.; Pilling, M. J. Chem. Rev. 2003, 103 (12) 5163-5198
3. Tan, D.; Faloona, I.; Simpas, J. B.; Brune, W.; Shepson, P. B.; Couch, T. L.; Sumner, A. L.; Carroll, M. A.; Thornberry, T.; Apel, E.; Riemer, D.; Stockwell, W. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2001, 106, 24407-24427
4. Carslaw, N.; Creasey, D. J.; Harrison, D.; Heard, D. E.; Hunter, M. C.; Jacobs, P. J.; Jenkin, M. E.; Lee, J. D.; Lewis, A. C.; Pilling, M. J.; Saunders, S. M.; Seakins, P. W. Atmos. Environ. 2001, 35, 4725-4737
5. Guenther, A. Nature 2008, 452 (7188) 701
6. Vimal, D.; Pacheco, A. B.; Iyengar, S. S.; Stevens, P. S. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 7227
7. Peeters, J.; Nguyen, T. L.; Vereecken, L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11 (28) 5935-5939
8. Sumner, I.; Iyengar, S. S. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 10313-10324
9. Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2007, 126, 216101
10. Li, X.; Teige, V. E.; Iyengar, S. S. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 4815-4820
11. Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2005, 123, 084310
12. Li, X.; Moore, D. T.; Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2008, 128, 184308
13. Li, X.; Oomens, J.; Eyler, J. R.; Moore, D. T.; Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2010, 132, 244301
14. Iyengar, S. S.; Li, X.; Sumner, I. Adv. Quantum Chem. 2008, 55, 333-353
15. Iyengar, S. S.; Day, T. J. F.; Voth, G. A. Int. J. Mass Spectrom. 2005, 241, 197-204
16. Diken, E. G.; Headrick, J. M.; Roscioli, J. R.; Bopp, J. C.; Johnson, M. A.; McCoy, A. B. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 1487-1490
17. Iyengar, S. S.; Sumner, I.; Jakowski, J. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 7601
18. Iyengar, S. S. Int. J. Quantum Chem. 2009, 109, 3798
19. Pacheco, A. B.; Dietrick, S. M.; Stevens, P. S.; Iyengar, S. S. J. Phys. Chem. A 2011, submitted for publication.
20. Aloisio, S.; Francisco, J. S. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 825-830
21. Aloisio, S.; Francisco, J. S. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1899-1902
22. Shi, Q.; Belair, S. D.; Francisco, J. S.; Kais, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100 (17) 9686-9690
23. Clark, J.; Call, S. T.; Austin, D. E.; Hansen, J. C. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 6534-6541
24. Vaida, V. J. Chem. Phys. 2011, 109, 020901
25. Jung, Y.; Marcus, R. A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 5492
26. Mantz, Y.; Geiger, F. M.; Molina, L. T.; Molina, M. J.; Trout, B. L. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 7037
27. Aplincourt, P.; Anglada, J. M. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 5812
28. Jacob, D. Atmos. Environ. 2000, 34, 2131
29. Wang, I. S. Y.; Karplus, M. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 8160
30. Leforestier, C. J. Chem. Phys. 1978, 68, 4406
31. Bolton, K.; Hase, W. L.; Peslherbe, G. H. Direct Dynamics of Reactive Systems; World Scientific: Singapore, 1998; p 143.
32. Payne, M. C.; Teter, M. P.; Allan, D. C.; Arias, T. A.; Joannopoulos, J. D. Rev. Mod. Phys. 1992, 64, 1045
33. Deumens, E.; Diz, A.; Longo, R.; Öhrn, Y. Rev. Mod. Phys. 1994, 66, 917
34. Schlegel, H. B.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Voth, G. A.; Daniels, A. D.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2001, 114, 9758
35. Marx, D.; Hutter, J. Ab Initio Molecular Dynamics: Theory and Implementation; John von Neumann Institute for Computing: Julich, 2000; Vol. 1, pp 301-449.
36. Schlegel, H. B. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1514-1527
37. Iyengar, S. S.; Jakowski, J. J. Chem. Phys. 2005, 122, 114105
38. Martinez, T. J.; Ben-Nun, M.; Ashkenazi, G. J. Chem. Phys. 1996, 104, 2847
39. Iyengar, S. S.; Petersen, M. K.; Day, T. J. F.; Burnham, C. J.; Teige, V. E.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2005, 123, 084309
40. Iyengar, S. S.; Schlegel, H. B.; Millam, J. M.; Voth, G. A.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2001, 115, 10291
41. Schlegel, H. B.; Iyengar, S. S.; Li, X.; Millam, J. M.; Voth, G. A.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2002, 117, 8694
42. Iyengar, S. S.; Schlegel, H. B.; Voth, G. A.; Millam, J. M.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. Isr. J. Chem. 2002, 42, 191-202
43. Iyengar, S. S.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 2004, 121, 5061
44. Iyengar, S. S.; Schlegel, H. B.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. A. 2003, 107, 7269-7277
45. 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.; 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 B.02; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
46. Rega, N.; Iyengar, S. S.; Voth, G. A.; Schlegel, H. B.; Vreven, T.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 4210-4220
47. Pavone, M.; Biczysko, M.; Rega, N.; Barone, V. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 11509
48. Press, W. H.; Teukolsky, S. A.; Vetterling, W. T.; Flannery, B. P. Numerical Recipes In C; Cambridge University Press: New York, 1992.
49. Gordon, R. G. Adv. Magn. Reson. 1968, 3, 1
50. McQuarrie, D. A. Statistical Mechanics; University Science Books: Sausalito, CA, 2000.
51. Berens, P. H.; White, S. R.; Wilson, K. R. J. Chem. Phys. 1981, 75, 515
52. Bader, J. S.; Berne, B. J. J. Chem. Phys. 1994, 100, 8359
53. Lawrence, C. P.; Nakayama, A.; Makri, N.; Skinner, J. L. J. Chem. Phys. 2004, 120, 6621
54. Grocheng, K. Constr. Approx. 1993, 9, 283-297
55. Jacobsen, E.; Lyons, R. Signal Process. Mag., IEEE 2003, 20, 74-80
56. He, T. J. Math. Anal. Appl. 1998, 224 (2) 182-200
57. Tolimieri, R.; An, M.; Lu, C. Mathematics Of Multidimensional Fourier Transform Algorithms; Springer-Verlag: New York, 1993.
58. Martens, C. C.; Ezra, G. S. J. Chem. Phys. 1985, 83, 2990-3001
59. Iyengar, S. S.; Kouri, D. J.; Hoffman, D. K. Theor. Chem. Acc. 2000, 104, 471
60. Akama, T.; Nakai, H. J. Chem. Phys. 2010, 132 (5) 054104
61. Hyvarinen, A.; Ramkumar, P.; Parkkonen, L.; Hari, R. Neuroimage 2010, 49, 257-271
62. Cohen-Tannoudji, C.; Diu, B.; Loloë, F. Quantum Mechanics; John Wiley And Sons: New York, 1977; Vol. II.
63. Goldstein, H. Classical Mechanics; Addison Wesley: Boston, MA, 1980.
64. Fermi, E.; Pasta, J. R.; Ulam, S. Studies of nonlinear problems. i. Technical Report No. 1940, Los Alamos Report, 1955.
65. Robinson, P. J.; Holbrook, K. A. Unimolecular Reactions; Wiley: New York, 1972.
66. Forst, W. Theory of Unimolecular Reactions; Academic Press: New York, 1973.
67. Jortner, J.; Levine, R. Adv. Chem. Phys. 1981, 47 (Part 1) 1
68. Parmenter, C. S. J. Phys. Chem. 1982, 86, 1735
69. Parmenter, C. S. Faraday Discuss. 1983, 75, 7
70. E. L. Sibert, I.; Reinhardt, W.; Hynes, J. J. Chem. Phys. 1984, 82, 1115
71. Khundkar, L. R.; Zewail, A. H. Annu. Rev. Phys. Chem. 1990, 41, 15
72. Uzer, T.; Miller, W. H. Phys. Rep. 1991, 199, 74
73. Nesbitt, D. J.; Field, R. W. J. Chem. Phys. 1996, 100, 12735
74. Gruebele, M. Theor. Chem. Acc. 2003, 109, 53
75. Liu, Y.; Lohr, L. L.; Barker, J. R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 8304
76. Keshavamurthy, S. Int. Rev. Phys. Chem. 2007, 26, 521
77. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471
78. Remler, D. K.; Madden, P. A. Mol. Phys. 1990, 70, 921
79. Tuckerman, M. E.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 1994, 101, 1302
80. Andersen, H. C. J. Chem. Phys. 1980, 72, 2384-2393
81. Parrinello, M.; Rahman, A. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 1196-1199
82. Petersen, M. K.; Iyengar, S. S.; Day, T. J. F.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 14804-14806
83. Golub, G. H.; Loan, C. F. V. Matrix Computations; The Johns Hopkins University Press: Baltimore, 1996.
84. Swope, W. C.; Andersen, H. C.; Berens, P. H.; Wilson, K. R. J. Chem. Phys. 1982, 76, 637
85. Pulay, P. Mol. Phys. 1969, 17, 197
86. Trotter, M. F. Proc. Am. Math. Soc. 1959, 10, 545
87. Nelson, E. J. Math. Phys. 1964, 5, 332
88. Czako, G.; Kaledin, A. L.; Bowman, J. M. J. Chem. Phys. 2010, 132
89. Bowman, J. M.; Gazdy, B.; Sun, Q. Y. J. Chem. Phys. 1989, 91 (5) 2859
90. Miller, W. H.; Hase, W. L.; Darling, C. L. J. Chem. Phys. 1989, 91, 2863
91. Riesz, F.; Sz.-Nagy, B. Functional Analysis; Dover Publications, Inc.: New York, 1990.
92. Kawaguchi, K. J. Chem. Phys. 1988, 88, 4186-4189
93. Gudeman, C.; Begemann, M.; Pfaff, J.; Saykally., R. J. Phys. Rev. Lett. 1983, 50, 727
94. Saykally, R. Science 1988, 239, 157
95. McQuarrie, D. A.; Simon, J. D. Physical Chemistry: A Molecular Approach; University Science Books: CA, 1997.
96. Iyengar, S. S. Theor. Chem. Acc. 2006, 116, 326
97. Jakowski, J.; Sumner, I.; Iyengar, S. S. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 1203-1219
98. Li, X.; Iyengar, S. S. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 6269
99. Li, X.; Iyengar, S. S. J. Chem. Phys. 2010, 133, 184105
100. Hocker, D.; Li, X.; Iyengar, S. S. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 256