Structure, energy, and vibrational frequencies of oxygen allotropes on (n ≤ 6) in the covalently bound and van der Waals forms: Ab initio study at the CCSD(T) level

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 9, Issue 1, 2013, Pages 247-262

  Gadzhiev, Oleg B ^a,b   Ignatov, Stanislav K ^c,d   Kulikov, Mikhail Yu ^a,d   Feigin, Alexander M ^a   Razuvaev, Alexey G ^c   Sennikov, Peter G ^b   Schrems, Otto ^d  

^a INSTITUTE OF APPLIED PHYSICS   (Russian Federation)

^b INSTITUTE OF CHEMISTRY OF HIGH PURITY SUBSTANCES   (Russian Federation)

^c LOBACHEVSKY STATE UNIVERSITY OF NIZHNY NOVGOROD   (Russian Federation)

^d ALFRED WEGENER INSTITUTE FOR POLAR AND MARINE RESEARCH   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84872129693     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct3006584     Document Type: Article

References (136)

1. Dolezalek, Z. Z. Phys. Chem. 1910, 71, 191-213
2. Lewis, G. N. J. Am. Chem. Soc. 1924, 46, 2027-2032
3. Adamantides, V. Chem. Phys. 1980, 48, 221-225
4. Adamantides, V.; Neisius, D.; Verhaegen, G. Chem. Phys. 1980, 48, 215-220
5. Røeggen, I.; Nilssen, E. W. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 409-414
6. Feng, W. L.; Novaro, O. Int. J. Quantum Chem. 1984, 26, 521-533
7. Seidl, E. T.; Schaefer, H. F., III. J. Chem. Phys. 1988, 88, 7043-7049
8. Seidl, E. T.; Schaefer, H. F., III. J. Chem. Phys. 1992, 96, 1176-1182
9. Hotokka, M.; Pyykkö, P. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 415-418
10. Dunn, K. M.; Scuseria, G. E.; Schaefer, H. F., III. J. Chem. Phys. 1990, 92, 6077-6080
11. Ferreira, E.; Gardiol, P.; Sosa, R. M.; Ventura, O. N. J. Mol. Struct.: THEOCHEM 1995, 335, 63-68
12. Pavão, A. C.; Seabra, G. M.; Taft, C. A. J. Mol. Struct.: THEOCHEM 1995, 335, 59-61
13. Lauvergnat, D.; Clary, D. C. J. Chem. Phys. 1998, 108, 3566-3573
14. Gorelli, F. A.; Ulivi, L.; Santoro, M.; Bini, R. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 4093-4096
15. Hernández-Lamoneda, R.; Bartolomei, M.; Hernandez, M. I.; Campos-Martinez, J.; Dayou, F. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 11587-11595
16. Hernández-Lamoneda, R.; Ramirez-Solis, A. J. Chem. Phys. 2000, 113, 4139-4145
17. Hernández-Lamoneda, R.; Ramirez-Solis, A. J. Chem. Phys. 2004, 120, 10084-10088
18. Politzer, P.; Lane, P. Int. J. Quantum Chem. 2000, 77, 336-340
19. Owens, F. J. J. Mol. Struct.: THEOCHEM 2001, 546, 261-264
20. Varandas, A. J. C.; Llanio-Trujillo, J. L. Chem. Phys. Lett. 2002, 356, 585-594
21. Pillay, D.; Wang, Y.; Hwang, G. S. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14000-14001
22. Caffarel, M.; Hernández-Lamoneda, R.; Scemama, A.; Ramírez-Solís, A. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 153001-153005
23. Ramírez-Solís, A.; Jolibois, F.; Maron, L. Chem. Phys. Lett. 2010, 485, 16-20
24. Goodarzi, M.; Piri, F.; Hajari, N.; Karimi, L. Chem. Phys. Lett. 2010, 499, 51-55
25. Caffarel, M.; Hernández-Lamoneda, R.; Scemama, A.; Ramírez-Solís, A. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 153001
26. Peterka, D. S.; Ahmed, M.; Suits, A. G.; Wilson, K. J.; Korkin, A.; Nooijen, M.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6095-6098
27. Peterka, D. S.; Ahmed, M.; Suits, A. G.; Wilson, K. J.; Korkin, A.; Nooijen, M.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1999, 111, 5279-5279
28. Bevsek, H. M.; Ahmed, M.; Peterka, D. S.; Sailes, F. C.; Suits, A. G. Faraday Discuss. 1997, 108, 131-138
29. Chestakov, D. A.; Parker, D. H.; Dinu, L.; Baklanov, A. V. J. Chem. Phys. 2004, 120, 6794-6796
30. Cacace, F.; de Petris, G.; Troiani, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 4062-4065
31. Long, C. A.; Ewing, G. E. J. Chem. Phys. 1973, 58, 4824-4834
32. Goodman, J.; Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1977, 67, 4398-4407
33. Aquilanti, V.; Ascenzi, D.; Bartolomei, M.; Cappelletti, D.; Cavalli, S.; de Castro Vìtores, M.; Pirani, F. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10794-10802
34. Nguyen, T.-N. V.; Timerghazin, Q. K.; Vach, H.; Peslherbe, G. H. J. Chem. Phys. 2011, 134, 064305-064312
35. Bartolomei, M.; Carmona-Novillo, E.; Hernández, M. I.; Pérez-Ríos, J.; Campos-Martínez, J.; Hernández- Lamoneda, R. Phys. Rev. B 2011, 84, 092105-092109
36. Hernández-Lamoneda, R.; Pérez-Ríos, J.; Carmona-Novillo, E.; Bartolomei, M.; Campos-Martínez, J.; Hernández, M. I. Chem. Phys. 2012, 399, 80-85
37. Ma, Y.; Oganov, A. R.; Glass, C. W. Phys. Rev. B 2007, 76, 064101
38. Meng, Y.; Eng, P. J.; Tse, J. S.; Shaw, D. M.; Hu, M. Y.; Shu, J.; Gramsch, S. A.; Kao, C.-c.; Hemley, R. J.; Mao, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 11640-11644
39. Daineka, D. V.; Pradere, F.; Chatelet, M.; Fort, E. J. Appl. Phys. 2002, 92, 1132-1136
40. Vach, H.; Nguyen, T.-N. V.; Timerghazin, Q. K.; Peslherbe, G. H. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 143402
41. Zhu, L.; Wang, Z.; Wang, Y.; Zou, G.; Mao, H.; Ma, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 751-753
42. Blahous, C. P.; Schaefer, H. F., III. J. Phys. Chem. 1988, 92, 959-962
43. Xie, Y.; Schaefer, H. F., III; Jang, J. H.; Mhin, B. J.; Kim, H. S.; Yoon, C. W.; Kim, K. S. Mol. Phys. 1992, 76, 537-546
44. Zhao, M.; Gimarc, B. M. J. Phys. Chem. 1993, 97, 4023-4030
45. Gimarc, B. M.; Warren, D. S. Croat. Chem. Acta 1994, 67, 125-141
46. Gimarc, B. M.; Zhao, M. J. Phys. Chem. 1994, 98, 1596-1600
47. Gimarc, B. M.; Zhao, M. Coord. Chem. Rev. 1997, 158, 385-412
48. Probst, M.; Hermansson, K.; Urban, J.; Mach, P.; Muigg, D.; Denifl, G.; Fiegele, T.; Mason, N. J.; Stamatovic, A.; Mark, T. D. J. Chem. Phys. 2002, 116, 984-992
49. Murai, A.; Nakajima, T.; Tahara, N. J. Comput. Chem., Jpn. 2002, 1, 123-128
50. Slanina, Z. Thermochim. Acta 1990, 173, 171-176
51. Slanina, Z.; Adamowicz, L. J. Atmos. Chem. 1993, 16, 41-46
52. Schriver-Mazzuoli, L.; de Saxcé, A.; Lugez, C.; Camy-Peyret, C.; Schriver, A. J. Chem. Phys. 1995, 102, 690-701
53. Dyer, M. J.; Bressler, C. G.; Copeland, R. A. Chem. Phys. Lett. 1997, 266, 548-553
54. Sennikov, P. G.; Ignatov, S. K.; Schrems, O. ChemPhysChem 2005, 6, 392-412
55. Dunning, J. T. H. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007-1023
56. Woon, D. E.; Dunning, J. T. H. J. Chem. Phys. 1995, 103, 4572-4585
57. Bauschlicher, J. C. W.; Langhoff, S. R.; Taylor, P. R. J. Chem. Phys. 1988, 88, 2540-2546
58. Martin, J. M. L. Chem. Phys. Lett. 1995, 242, 343-350
59. Watts, J. D. Iterative and Non-Iterative Inclusion of Connected Triple Excitations in Coupled-Cluster Methods. Theory and Numerical Comparisons for Some Difficult Examples. In Computational Chemistry: Reviews of Current Trends; Leszczynski, J., Ed.; World Scientific: Singapore, 2002; Vol. 7; pp 89-130.
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, version D.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2007.
61. Granovsky, A. A. Firefly, version 7.1.G; Firefly Project: Moscow, Russia. http://classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.html (accessed July 1, 2012).
62. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S. J.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347-1363
63. Harding, M. E.; Metzroth, T.; Gauss, J.; Auer, A. A. J. Chem. Theory Comput. 2007, 4, 64-74
64. Stanton, J. F.; Gauss, J.; Harding, M. E.; Szalay, P. G.; Auer, A. A.; Bartlett, R. J.; Benedikt, U.; Berger, C.; Bernholdt, D. E.; Bomble, Y. J.; Cheng, L.; Christiansen, O.; Heckert, M.; Heun, O.; Huber, C.; Jagau, T.-C.; Jonsson, D.; Jusélius, J.; Klein, K.; Lauderdale, W. J.; Matthews, D. A.; Metzroth, T.; O'Neill, D. P.; Price, D. R.; Prochnow, E.; Ruud, K.; Schiffmann, F.; Schwalbach, W.; Stopkowicz, S.; Tajti, A.; Vazquez, J.; Wang, F.; Watts, J. D. CFOUR, version 1. Integral packages: Almlöf, J.; Taylor, P. R. MOLECULE; Taylor, P. R. PROPS; Helgaker, T.; Jensen, H. J. Aa.; Jørgensen, P.; Olsen, J. ABACUS; Mitin, A. V.; van Wüllen, C. ECP. http://www.cfour.de (accessed June 1, 2012).
65. Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 1991, 94, 442-447
66. Watts, J. D.; Gauss, J.; Bartlett, R. J. Chem. Phys. Lett. 1992, 200, 1-7
67. Gauss, J.; Stanton, J. F. Chem. Phys. Lett. 1997, 276, 70-77
68. Szalay, P. G.; Gauss, J.; Stanton, J. F. Theor. Chem. Acc. 1998, 100, 5-11
69. Neese, F. ORCA, version 2.9.0; Max-Planck-Institute for Bioinorganic Chemistry: Ruhr, Germany, 2012.
70. Kallay, M.; Surjan, P. R. J. Chem. Phys. 2001, 115, 2945-2954
71. Kállay, M. MRCC; TU Budapest: Budapest, Hungary. http://www.mrcc.hu (accessed October 1, 2012).
72. Allen, W. D.; East, A. L. L.; Császár, A. G. Ab Initio Anharmonic Vibrational Analyses of Non-Rigid Molecules. In Structures and Conformations of Nonrigid Molecules; Laane, J.; Dakkouri, M.; van der Veken, B.; Oberhammer, H., Eds.; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, 1993; pp 343-373.
73. Csaszar, A. G.; Allen, W. D.; Schaefer, H. F., III. J. Chem. Phys. 1998, 108, 9751-9764
74. Schuurman, M. S.; Muir, S. R.; Allen, W. D.; Schaefer, H. F., III. J. Chem. Phys. 2004, 120, 11586-11599
75. Dennington, R.; Keith, T.; Millam, J. M.; Eppinnett, K.; Hovell, W. L.; Filliland, R. GaussView; Semichem, Inc.: Shawnee Mission, KS, 2009.
76. Zhurko, G. ChemCraft, version 1.6 (build 348). http://www.chemcraftprog. com (accessed March 20, 2012)
77. Ignatov, S. K. MOLTRAN, version 2.5; University of Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod, Russia, 2007. http://ichem.unn.ru/Moltran (accessed March 20, 2012).
78. Kearns, D. R. Chem. Rev. 1971, 71, 395-427
79. Schweitzer, C.; Schmidt, R. Chem. Rev. 2003, 103, 1685-1758
80. Barbe, A.; Secroun, C.; Jouve, P. J. Mol. Spectrosc. 1974, 49, 171-182
81. Huber, K. P.; Herzberg, G. Molecular Spectra and Molecular Structure. IV. Constants of Diatomic Molecules; Van Nostrand: New York, 1979; Vol. 1.
82. Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A.; Replogle, E. Chem. Phys. Lett. 1989, 158, 207-212
83. Lee, T. J.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 1990, 93, 489-494
84. Leininger, M. L.; Schaefer, H. F., III. J. Chem. Phys. 1997, 107, 9059-9062
85. Hino, O.; Kinoshita, T.; Chan, G. K.-L.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 2006, 124, 114311-114317
86. Watts, J. D.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1998, 108, 2511-2514
87. Stanton, J. F.; Lipscomb, W. N.; Magers, D. H.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1077-1082
88. Helgaker, T.; Gauss, J.; Jorgensen, P.; Olsen, J. J. Chem. Phys. 1997, 106, 6430-6440
89. Müller, T.; Xantheas, S. S.; Dachsel, H.; Harrison, R. J.; Nieplocha, J.; Shepard, R.; Kedziora, G. S.; Lischka, H. Chem. Phys. Lett. 1998, 293, 72-80
90. Holka, F.; Szalay, P. G.; Müller, T.; Tyuterev, V. G. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 9927-9935
91. Lyakh, D. I.; Musiał, M.; Lotrich, V. F.; Bartlett, R. J. Chem. Rev. 2011, 112, 182-243
92. Szalay, P. G.; Müller, T.; Gidofalvi, G.; Lischka, H.; Shepard, R. Chem. Rev. 2011, 112, 108-181
93. Kollmar, C.; Neese, F. J. Chem. Phys. 2011, 135, 084102-084108
94. Mahapatra, U. S.; Chattopadhyay, S. J. Chem. Phys. 2011, 134, 044113-044122
95. Peyerimhoff, S. D.; Buenker, R. J. J. Chem. Phys. 1967, 47, 1953-1966
96. Wright, J. S. Can. J. Chem. 1973, 51, 139-146
97. Burton, P. G.; Harvey, M. D. Nature 1977, 266, 826-827
98. Burton, P. G. Int. J. Quantum Chem. 1977, 12, 207-213
99. Burton, P. G. J. Chem. Phys. 1979, 71, 961-972
100. Lucchese, R. R.; Schaefer, H. F., III. J. Chem. Phys. 1977, 67, 848-849
101. Timothy, J, L. Chem. Phys. Lett. 1990, 169, 529-533
102. Xantheas, S.; Elbert, S. T.; Ruedenberg, K. J. Chem. Phys. 1990, 93, 7519-7521
103. Babikov, D.; Kendrick, B. K.; Walker, R. B.; Pack, R. T.; Fleurat-Lesard, P.; Schinke, R. J. Chem. Phys. 2003, 118, 6298-6308
104. Kalemos, A.; Mavridis, A. J. Chem. Phys. 2008, 129, 054312-054318
105. De Vico, L.; Pegado, L.; Heimdal, J.; Söderhjelm, P.; Roos, B. O. Chem. Phys. Lett. 2008, 461, 136-141
106. Chen, J.-L.; Hu, W.-P. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 16045-16053
107. Qu, Z. W.; Zhu, H.; Schinke, R. J. Chem. Phys. 2005, 123, 204324-204327
108. Shao, J.-X.; Zhu, Z.-H.; Huang, D.-H.; Wang, J.; Cheng, X.-L.; Yang, X.-D. Chin. Phys. 2007, 16, 2650
109. Bomble, Y. J.; Stanton, J. F.; Kallay, M.; Gauss, J. J. Chem. Phys. 2005, 123, 054101-054108
110. Owens, F. J. J. Mol. Struct.: THEOCHEM 2001, 546, 261-264
111. Gadzhiev, O. B.; Ignatov, S. K.; Gangopadhyay, S.; Masunov, A. E.; Petrov, A. I. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2021-2024
112. Lee, T. J.; Taylor, P. R. Int. J. Quantum Chem. 1989, 36, 199-207
113. Lee, T.; Rice, J.; Scuseria, G.; Schaefer, H. F., III. Theor. Chem. Acc. 1989, 75, 81-98
114. Hurley, A. C. Electron Correlation in Small Molecules; Academic: New York, 1976.
115. Zhao, Y.; Tishchenko, O.; Gour, J. R.; Li, W.; Lutz, J. J.; Piecuch, P.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 5786-5799
116. Taylor, P. R. Coupled-cluster Methods in Quantum Chenistry. In Lecture Notes in Quantum Chemistry II, Lecture Notes in Chemistry; Roos, B. O., Ed.; Springer-Verlag: Berlin, Germany, 1994; Vol. 64, pp 125-202.
117. Liakos, D. G.; Neese, F. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 1511-1523
118. Rosmus, P.; Palmieri, P.; Schinke, R. J. Chem. Phys. 2002, 117, 4871-4877
119. Tashiro, M.; Schinke, R. J. Chem. Phys. 2003, 119, 10186-10193
120. Bennett, C. J.; Kaiser, R. I. Astrophys. J. 2005, 635, 1362-1369
121. Sivaraman, B.; Jamieson, C. S.; Mason, N. J.; Kaiser, R. I. Astrophys. J. 2007, 669, 1414-1421
122. Schinke, R.; Grebenshchikov, S. Y.; Ivanov, M. V.; Fleurat-Lessard, P. Annu. Rev. Phys. Chem. 2006, 57, 625-661
123. Siebert, R.; Fleurat-Lessard, P.; Schinke, R.; Bittererová, M.; Farantos, S. C. J. Chem. Phys. 2002, 116, 9749-9767
124. Aquilanti, V.; Ascenzi, D.; Bartolomei, M.; Cappelletti, D.; Cavalli, S.; de Castro Vítores, M.; Pirani, F. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 69-72
125. Biennier, L.; Romanini, D.; Kachanov, A.; Campargue, A.; Bussery-Honvault, B.; Bacis, R. J. Chem. Phys. 2000, 112, 6309-6321
126. 2. In Frontiers in Quantum Systems in Chemistry and Physics; Wilson, S.; Grout, P. J.; Maruani, J.; Delgado-Barrio, G.; Piecuch, P., Eds.; Springer-Verlag: Berlin, Germany, 2008; pp 387-402.
127. Slanger, T. G.; Copeland, R. A. Chem. Rev. 2003, 103, 4731-4766
128. Yoshida, S.; Tokuda, T.; Shimizu, K. Appl. Phys. Lett. 1989, 55, 2707-2708
129. Antonov, I. O.; Azyazov, V. N.; Ufimtsev, N. I. J. Chem. Phys. 2003, 119, 10638-10646
130. Dayou, F.; Hernández, M. I.; Campos-Martínez, J.; Hernández, R. J. Chem. Phys. 2005, 123, 074311-074312
131. Bussery-Honvault, B.; Veyret, V. J. Chem. Phys. 1998, 108, 3243-3248
132. Bartolomei, M.; Hernandez, M. I.; Campos-Martinez, J.; Carmona-Novillo, E.; Hernandez-Lamoneda, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 5374-5380
133. Minaev, B. F.; Nikolaev, V. D.; Ågren, H. Spectrosc. Lett. 1996, 29, 677-695
134. Koshi, M.; Tsuda, S.; Shimizu, K. Mol. Simul. 2011, 1-10
135. Bahou, M.; Schriver-Mazzuoli, L.; Schriver, A. J. Chem. Phys. 2001, 114, 4045-4052
136. Kulikov, M. Y.; Feigin, A. M.; Ignatov, S. K.; Sennikov, P. G.; Bluszcz, T.; Schrems, O. Atmos. Chem. Phys. 2011, 11, 1729-1734