Ab initio parametrized force field for the flexible metal-organic framework MIL-53(Al)

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 8, Issue 9, 2012, Pages 3217-3231

  Vanduyfhuys, L ^a   Verstraelen, T ^a   Vandichel, M ^a   Waroquier, M ^a   Van Speybroeck, V ^a  

^a GHENT UNIVERSITY   (Belgium)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84866180724     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct300172m     Document Type: Article

References (119)

1. Li, H.; Eddaoudi, M.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. Nature 1999, 402, 276-279
2. Eddaoudi, M.; Kim, J.; Rosi, N.; Vodak, D.; Wachter, J.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. Science 2002, 295, 469-472
3. Long, J.; Yaghi, O. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1213-1214
4. Kitagawa, S.; Noro, S.-I.; Kitaura, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 2334-2375
5. Kitagawa, S.; Noro, S.-I.; Nakamura, T. Chem. Commun. 2006, 701-707
6. Trung, T.; Trens, P.; Tanchoux, N.; Bourrelly, S.; Llewellyn, P.; Loera-Serna, S.; Serre, C.; Loiseau, T.; Fajula, F.; Férey, G. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16926-16932
7. Férey, G. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 191-214
8. Perry, J.; Perman, J.; Zaworotko, M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1400-1417
9. Tranchemontagne, D. J.; Mendoza-Cortes, J. L.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1257-1283
10. Meek, S.; Greathouse, J.; Allendorf, M. Adv. Mater. 2011, 23, 249-267
11. Deng, H.; Grunder, S.; Cordova, K. E.; Valente, C.; Furukawa, H.; Hmadeh, M.; Gándara, F.; Whalley, A. C.; Liu, Z.; Asahina, S.; Kazumori, H.; O'Keeffe, M.; Terasaki, O.; Stoddart, J. F.; Yaghi, O. M. Science 2012, 336, 1018-1023
12. Furukawa, H.; Ko, N.; Go, Y. B.; Aratani, N.; Choi, S. B.; Choi, E.; Yazaydin, A. O.; Snurr, R. Q.; O'Keeffe, M.; Kim, J.; Yaghi, O. M. Science 2010, 329, 424-428
13. Mulder, F.; Dingemans, T.; Schimmel, H.; Ramirez-Cuesta, A.; Kearley, G. Chem. Phys. 2008, 351, 72-76
14. Himsl, D.; Wallacher, D.; Hartmann, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 4639-4642
15. Bourrelly, S.; Llewellyn, P.; Serre, C.; Millange, F.; Loiseau, T.; Férey, G. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13519-13521
16. Millward, A.; Yaghi, O. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17998-17999
17. Li, Y.; Yang, R. Langmuir 2007, 23, 12937-12944
18. Couck, S.; Denayer, J.; Baron, G.; Remy, T.; Gascon, J.; Kapteijn, F. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6326-6327
19. D'Alessandro, D.; Smit, B.; Long, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 6058-6082
20. Férey, G.; Serre, C.; Devic, T.; Maurin, G.; Jobic, H.; Llewellyn, P.; De Weireld, G.; Vimont, A.; Daturi, M.; Chang, J. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 550-562
21. Alaerts, L.; Kirschhock, C.; Maes, M.; van der Veen, M.; Finsy, V.; Depla, A.; Martens, J.; Baron, G.; Jacobs, P.; Denayer, J.; De Vos, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4293-4297
22. Alaerts, L.; Maes, M.; Giebeler, L.; Jacobs, P.; Martens, J.; Denayer, J.; Kirschhock, C.; De Vos, D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14170-14178
23. Leus, K.; Muylaert, I.; Vandichel, M.; Marin, G.; Waroquier, M.; Van Speybroeck, V.; Van der Voort, P. Chem. Commun. 2010, 46, 5085-5087
24. Leus, K.; Vandichel, M.; Liu, Y.-Y.; Muylaert, I.; Musschoot, J.; Pyl, S.; Vrielinck, H.; Callens, F.; Marin, G.; Detavernier, C.; Wiper, P.; Khimyak, Y.; Waroquier, M.; Van Speybroeck, V.; Van der Voort, P. J. Catal. 2012, 285, 196-207
25. Vermoortele, F.; Vandichel, M.; Van de Voorde, B.; Ameloot, R.; Waroquier, M.; Van Speybroeck, V.; De Vos, D. E. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 4887-4890
26. Corma, A.; García, H.; Llabrés i Xamena, F. X. Chem. Rev. 2010, 110, 4606-4655
27. Farrusseng, D.; Aguado, S.; Pinel, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 7502-7513
28. Liu, Y.; Her, J.; Dailly, A.; Ramirez-Cuesta, A.; Neumann, D.; Brown, C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11813-11818
29. Beurroies, I.; Boulhout, M.; Llewellyn, P. L.; Kuchta, B.; Férey, G.; Serre, C.; Denoyel, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 7526-7529
30. Murray, K.; Kepert, C. Top. Curr. Chem. 2004, 233, 195-228
31. Loiseau, T.; Serre, C.; Huguenard, C.; Fink, G.; Taulelle, F.; Henry, M.; Bataille, T.; Férey, G. Chem.-Eur. J. 2004, 10, 1373-1382
32. Llewellyn, P.; Bourrelly, S.; Serre, C.; Filinchuk, Y.; Férey, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 7751-7754
33. Serre, C.; Millange, F.; Thouvenot, C.; Nogue's, M.; Marsolier, G.; Louër, D.; Férey, G. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13519-13526
34. Serre, C.; Mellot-Draznieks, C.; Surblé, S.; Audebrand, N.; Filinchuk, Y.; Férey, G. Science 2007, 315, 1828-1831
35. Anokhina, E. V.; Vougo-Zanda, M.; Wang, X.; Jacobson, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15000-15001
36. Whitfield, T. R.; Wang, X.; Liu, L.; Jacobson, A. J. Solid State Sci. 2005, 7, 1096-1103
37. Vougo-Zanda, M.; Huang, J.; Anokhina, E.; Wang, X.; Jacobson, A. J. Inorg. Chem. 2008, 47, 11535-11542
38. Bauer, S.; Serre, C.; Devic, T.; Horcajada, P.; Marrot, J.; Férey, G.; Stock, N. Inorg. Chem. 2008, 47, 7568-7576
39. Mowat, J. P.; Miller, S. R.; Slawin, A. M.; Seymour, V. R.; Ashbrook, S. E.; Wright, P. A. Microporous Mesoporous Mater. 2011, 142, 322-333
40. Walker, A.; Civalleri, B.; Slater, B.; Mellot-Draznieks, C.; Cora', F.; Zicovich-Wilson, C.; Román-Pérez, G.; Soler, J.; Gale, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 7501-7503
41. Smit, B.; Maesen, T. L. M. Chem. Rev. 2008, 108, 4125-4184
42. Walton, K. S.; Millward, A. R.; Dubbeldam, D.; Frost, H.; Low, J. J.; Yaghi, O. M.; Snurr, R. Q. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 406-407
43. Dubbeldam, D.; Krishna, R.; Snurr, R. Q. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 19317-19327
44. Duren, T.; Bae, Y.-S.; Snurr, R. Q. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1237-1247
45. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787-1799
46. Grimme, S.; Antony, J.; Ehrlich, S.; Krieg, H. J. Chem. Phys. 2010, 132, 154104
47. Zhao, Y.; Truhlar, D. Theor. Chem. Acc. 2008, 120, 215-241
48. Zhao, Y.; Truhlar, D. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 157-167
49. Chai, J.-D.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 6615-6620
50. Dion, M.; Rydberg, H.; Schröder, E.; Langreth, D.; Lundqvist, B. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 246401-246404
51. Lee, K.; Murray, E. D.; Kong, L.; Lundqvist, B. I.; Langreth, D. C. Phys. Rev. B 2010, 82, 081101-081104
52. Poloni, R.; Smit, B.; Neaton, J. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 4957-4964
53. Rappé, A.; Casewit, C.; Colwell, K.; Goddard, W.; Skiff, W. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 10024-10035
54. Mayo, S.; Olafson, B.; Goddard, W. J. Phys. Chem. 1990, 94, 8897-8909
55. Dauber-Osguthorpe, P.; Roberts, V.; Osguthorpe, D.; Wolff, J.; Genest, M.; Hagler, A. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1988, 4, 31-47
56. Allinger, N.; Lii, J.; Yuh, Y. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8551-8566
57. Salles, F.; Ghoufi, A.; Maurin, G.; Bell, R.; Mellot-Draznieks, C.; Férey, G. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 8487-8491
58. Tafipolsky, M.; Amirjalayer, S.; Schmid, R. J. Comput. Chem. 2007, 28, 1169-1175
59. Tafipolsky, M.; Schmid, R. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 1341-1352
60. Tafipolsky, M.; Amirjalayer, S.; Schmid, R. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 14402-14409
61. Tafipolsky, M.; Amirjalayer, S.; Schmid, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 463-466
62. Dubbeldam, D.; Walton, K. S.; Ellis, D. E.; Snurr, R. Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4496-4499
63. Ford, D. C.; Dubbeldam, D.; Snurr, R. Q.; Künzel, V.; Wehring, M.; Stallmach, F.; Kärger, J.; Müller, U. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 930-933
64. Becke, A. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098
65. Becke, A. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
66. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. Phys. Rev. B 1988, 37, 785
67. Zygmunt, S.; Mueller, R.; Curtiss, L.; Iton, L. THEOCHEM 1998, 430, 9-16
68. Sousa, S.; Fernandes, P.; Ramos, M. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 10439-10452
69. Krishnan, R.; Binkley, J. S.; Seeger, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1980, 72, 650-654
70. McLean, A. D.; Chandler, G. S. J. Chem. Phys. 1980, 72, 5639-5648
71. Frisch, M. J.; Pople, J. A.; Binkley, J. S. J. Chem. Phys. 1984, 80, 3265-3269
72. Ditchfield, R.; Hehre, W. J.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1971, 54, 724-728
73. Frisch, M.; Trucks, G.; Schlegel, H.; Scuseria, G.; Robb, M.; Cheeseman, J.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H.; Izmaylov, A.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J.; Peralta, J.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J.; Brothers, E.; Kudin, K.; Staroverov, V.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J.; Iyengar, S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J.; Klene, M.; Knox, J.; Cross, J.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R.; Yazyev, O.; Austin, A.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J.; Martin, R.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V.; Voth, G.; Salvador, P.; Dannenberg, J.; Dapprich, S.; Daniels, A.; Farkas, O.; Foresman, J.; Ortiz, J.; Cioslowski, J.; Fox, D. Gaussian 09, revision A.02; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2009.
74. Perdew, J.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
75. Perdew, J.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1396-1396
76. Mortensen, J.; Hansen, L.; Jacobsen, K. Phys. Rev. B 2005, 71, 035109-035119
77. Enkovaara, J.; Rostgaard, C.; Mortensen, J.; Chen, J.; Dułak, M.; Ferrighi, L.; Gavnholt, J.; Glinsvad, C.; Haikola, V.; Hansen, H.; Kristoffersen, H.; Kuisma, M.; Larsen, A.; Lehtovaara, L.; Ljungberg, M.; Lopez-Acevedo, O.; Moses, P.; Ojanen, J.; Olsen, T.; Petzold, V.; Romero, N.; Stausholm-Møller, J.; Strange, M.; Tritsaris, G.; Vanin, M.; Walter, M.; Hammer, B.; Häkkinen, H.; Madsen, G.; Nieminen, R.; Nørskov, J.; Puska, M.; Rantala, T.; Schiøtz, J.; Thygesen, K.; Jacobsen, K. J. Phys.: Condens. Matter 2010, 22, 253202-253225
78. Bahn, S.; Jacobsen, K. Comput. Sci. Eng. 2002, 4, 56-66
79. Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953-17979
80. Blöchl, P. E.; Först, C. J.; Schimpl, J. Bull. Mater. Sci. 2003, 26, 33-41
81. Kresse, G.; Furthmuller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15-50
82. Hafner, J. J. Comput. Chem. 2008, 29, 2044-2078
83. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758
84. Ewald, P. P. Ann. Phys. 1921, 369, 253-287
85. De Moor, B.; Ghysels, A.; Reyniers, M.; Van Speybroeck, V.; Waroquier, M.; Marin, G. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1090-1101
86. Verstraelen, T.; Van Speybroeck, V.; Waroquier, M. J. Chem. Inf. Model. 2008, 48, 1530-1541
87. Allured, V.; Kelly, C.; Landis, C. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 1
88. Rappe, A.; Bormann-Rochotte, L.; Wiser, D.; Hart, J.; Pietsch, M.; Casewit, C.; Skiff, W. Mol. Phys. 2007, 105, 301
89. Mulliken, R. S. J. Chem. Phys. 1955, 23, 1833-1840
90. Reed, A. E.; Weinstock, R. B.; Weinhold, F. J. Chem. Phys. 1985, 83, 735-746
91. Hirshfeld, F. Theor. Chim. Acta 1977, 44, 129
92. Bultinck, P.; Van Alsenoy, C.; Ayers, P. W.; Carbo-Dorca, R. J. Chem. Phys. 2007, 126, 144111
93. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1984, 5, 129-145
94. Breneman, C. M.; Wiberg, K. B. J. Comput. Chem. 1990, 11, 361-373
95. Bayly, C.; Cieplak, P.; Cornell, W.; Kollman, P. J. Phys. Chem. 1993, 97, 10269-10280
96. Bader, R. F. W. Chem. Rev. 1991, 91, 893-928
97. Bush, B. L.; Bayly, C. I.; Halgren, T. A. J. Comput. Chem. 1999, 20, 1495-1516
98. Ponder, J. W.; Case, D. A. Adv. Protein Chem. 2003, 66, 27-85
99. Ramsahye, N.; Maurin, G.; Bourrelly, S.; Llewellyn, P.; Férey, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 1059-1063
100. Verstraelen, T.; Pauwels, E.; De Proft, F.; Van Speybroeck, V.; Geerlings, P.; Waroquier, M. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 661-676
101. Press, W. H.; Teukolsky, S. A.; Vetterling, W. T.; Flannery, B. P. Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing, 3 rd ed.; Cambridge University Press: New York, NY, 2007; Chapter Solution of Linear Algebraic Equations, pp 65-75.
102. Halgren, T. A. J. Comput. Chem. 1996, 17, 520-552
103. Van Damme, S.; Bultinck, P.; Fias, S. J. Chem. Theory Comput. 2009, 334-340
104. Catak, S.; D'hooghe, M.; Verstraelen, T.; Hemelsoet, K.; Van Nieuwenhove, A.; Ha, H.-J.; Waroquier, M.; De Kimpe, N.; Van Speybroeck, V. J. Org. Chem. 2010, 75, 4530-4541
105. Verstraelen, T.; Sukhomlinov, S. V.; Van Speybroeck, V.; Waroquier, M.; Smirnov, K. S. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 490-504
106. Allinger, N. L.; Zhou, X.; Bergsma, J. THEOCHEM 1994, 312, 69-83
107. Ponder, J. W. TINKER - Software Tools for Molecular Design; Washington University in Saint Louis: Saint Louis, MO, 2011. http://dasher.wustl.edu/ffe/ (accessed on January 11, 2012).
108. Ercolessi, F.; Adams, J. B. Europhys. Lett. 1994, 26, 583-588
109. Xie, T.; Bowman, J. M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 10487-10492
110. Carbonniere, P.; Begue, D.; Dargelos, A.; Pouchan, C. Chem. Phys. 2004, 300, 41-51
111. Verstraelen, T.; Van Neck, D.; Ayers, P. W.; Van Speybroeck, V.; Waroquier, M. J. Chem. Theory Comput. 2007, 3, 1420-1434
112. Sparta, M.; Hansen, M. B.; Matito, E.; Toffoli, D.; Christiansen, O. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 3162-3175
113. van Duin, A. C. T.; Dasgupta, S.; Lorant, F.; Goddard, W. A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 9396-9409
114. Martin, M. G.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 2569-2577
115. Liu, B.; Smit, B.; Rey, F.; Valencia, S.; Calero, S. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 2492-2498
116. Maerzke, K. A.; Siepmann, J. I. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 3452-3465
117. Hill, J.-R.; Sauer, J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 9536-9550
118. CMM Software. http://molmod.ugent.be/software (accessed on July 24, 2012).
119. Chai, J.-D.; Head-Gordon, M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 084106