Structural exploration of water, nitrate/water, and oxalate/water clusters with basin-hopping method using a compressed sampling technique

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 118, Issue 2, 2014, Pages 508-516

  Liu, Yi Rong ^a   Wen, Hui ^a   Huang, Teng ^a   Lin, Xiao Xiao ^a   Gai, Yan Bo ^a   Hu, Chang Jin ^a   Zhang, Wei Jun ^a,b   Huang, Wei ^a,b  

^a ANHUI INSTITUTE OF OPTICS AND FINE MECHANICS   (China)

^b UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BASIN-HOPPING METHODS; COMPRESSED SAMPLINGS; LOCAL-MINIMUM STRUCTURES; LOW-LYING STRUCTURES; LOWEST ENERGY STRUCTURE; MINIMUM-ENERGY STRUCTURES; MOLECULAR CLUSTERS; PLANAR STRUCTURE;

PHYSICAL CHEMISTRY; PHYSICS;

QUANTUM CHEMISTRY;

EID: 84892750677     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp4109128     Document Type: Article

References (122)

1. Taylor, K. J.; Pettiettehall, C. L.; Cheshnovsky, O.; Smalley, R. E. J. Chem. Phys. 1992, 96, 3319-3329
2. Furche, F.; Ahlrichs, R.; Weis, P.; Jacob, C.; Gilb, S.; Bierweiler, T.; Kappes, M. M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 6982-6990
3. Weis, P. Int. J. Mass Spectrom. 2005, 245, 1-13
4. Fielicke, A.; Kirilyuk, A.; Ratsch, C.; Behler, J.; Scheffler, M.; von Helden, G.; Meijer, G. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 023401
5. Gruene, P.; Rayner, D. M.; Redlich, B.; van der Meer, A. F. G.; Lyon, J. T.; Meijer, G.; Fielicke, A. Science 2008, 321, 674-676
6. Xing, X.; Yoon, B.; Landman, U.; Parks, J. H. Phys. Rev. B 2006, 74, 165423-165428
7. Wales, D. J.; Doye, J. P. J. Chem. Phys. 2003, 119, 12409
8. Stillinger, F. H.; Weber, T. A. Science 1984, 225, 983-989
9. Deaven, D. M.; Ho, K. M. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 288-291
10. Gregurick, S. K.; Alexander, M. H.; Hartke, B. J. Chem. Phys. 1996, 104, 2684
11. Niesse, J. A.; Mayne, H. R. J. Chem. Phys. 1996, 105, 4700
12. Niesse, J. A.; Mayne, H. R. J. Comput. Chem. 1997, 18, 1233-1244
13. Rata, I.; Shvartsburg, A. A.; Horoi, M.; Frauenheim, T.; Siu, K. W. M.; Jackson, K. A. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 546-549
14. Lloyd, L. D.; Johnston, R. L.; Salhi, S. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1069-78
15. Alexandrova, A. N. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 12591-12599
16. Logsdail, A. J.; Li, Z. Y.; Johnston, R. L. J. Comput. Chem. 2012, 33, 391-400
17. Kirkpatrick, S.; Vecchi, M. Science 1983, 220, 671-680
18. David, J.; Doye, J. P. K. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 5111-5116
19. Huang, W.; Pal, R.; Wang, L. M.; Zeng, X. C.; Wang, L. S. J. Chem. Phys. 2010, 132, 054305
20. Li, Z. Q.; Scheraga, H. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1987, 84, 6611-6615
21. Iwamatsu, M.; Okabe, Y. Chem. Phys. Lett. 2004, 399, 396-400
22. Oakley, M. T.; Johnston, R. L.; Wales, D. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 3965
23. Goedecker, S. J. Chem. Phys. 2004, 120, 9911
24. Kim, H. G.; Choi, S. K.; Lee, H. M. J. Chem. Phys. 2008, 128, 144702
25. Shanker, S.; Bandyopadhyay, P. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 11866-75
26. Rossi, G.; Ferrando, R. J. Phys.: Condens. Matter. 2009, 21, 084208
27. Zhan, L.; Chen, J.; Liu, W.-K. Phys. Rev. E 2006, 73, 015701-015704
28. Hansmann, U.; Wille, L. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 068105-068108
29. Zhang, R.; Khalizov, A.; Wang, L.; Hu, M.; Xu, W. Chem. Rev. 2012, 112, 1957-2011
30. Kavouras, I. G.; Mihalopoulos, N.; Stephanou, E. G. Nature 1998, 395, 683-686
31. Kulmala, M.; Pirjola, U.; Makela, J. M. Nature 2000, 404, 66-69
32. O'Dowd, C. D.; Aalto, P.; Hameri, K.; Kulmala, M.; Hoffmann, T. Nature 2002, 416, 497-498
33. Kulmala, M. Science 2003, 302, 1000-1001
34. Sipila, M.; Berndt, T.; Petaja, T.; Brus, D.; Vanhanen, J.; Stratmann, F.; Patokoski, J.; Mauldin, R. L., III; Hyvarinen, A.-P.; Lihavainen, H.; Kulmala, M. Science 2010, 327, 1243-1246
35. Zhang, R. Science 2010, 328, 1366-1367
36. Zhang, R. Y.; Suh, I.; Zhao, J.; Zhang, D.; Fortner, E. C.; Tie, X. X.; Molina, L. T.; Molina, M. J. Science 2004, 304, 1487-1490
37. Niedner-Schatteburg, G.; Bondybey, V. E. Chem. Rev. 2000, 100, 4059-4086
38. Delley, B. J. Chem. Phys. 1990, 92, 508-517
39. 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, N. J.; 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, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, revision A.02; Gaussian, Inc.: Wallingford CT, 2009.
40. Kendall, R. A.; Apra, E.; Bernholdt, D. E.; Bylaska, E. J.; Dupuis, M.; Fann, G. I.; Harrison, R. J.; Ju, J. L.; Nichols, J. A.; Nieplocha, J.; Straatsma, T. P.; Windus, T. L.; Wong, A. T. Comput. Phys. Commun. 2000, 128, 260-283
41. Woods, E.; Heylman, K. D.; Gibson, A. K.; Ashwell, A. P.; Rossi, S. R. J. Phys. Chem. A 2013, 117, 4214-4222
42. Zhang, T.; Cao, J.; Tie, X.; Shen, Z.; Liu, S.; Ding, H.; Han, Y.; Wang, G.; Ho, K.; Qiang, J. Atoms. Res. 2011, 102, 110-119
43. Laluraj, C.; Thamban, M.; Naik, S.; Redkar, B.; Chaturvedi, A.; Ravindra, R. The Holocene 2011, 21, 351-356
44. Gao, X.; Yang, L.; Cheng, S.; Gao, R.; Zhou, Y.; Xue, L.; Shou, Y.; Wang, J.; Wang, X.; Nie, W. Atoms. Environ. 2011, 45, 6048-6056
45. Cheng, S.; Yang, L.; Zhou, X.; Wang, Z.; Zhou, Y.; Gao, X.; Nie, W.; Wang, X.; Xu, P.; Wang, W. J. Environ. Monit. 2011, 13, 1662-1671
46. Xu, Y.; Nadykto, A. B.; Yu, F.; Jiang, L.; Wang, W. J. Mol. Struct: THEOCHEM 2010, 951, 28-33
47. Drenck, K.; Hvelplund, P.; Nielsen, S. B.; Panja, S.; Støchkel, K. Int. J. Mass. Spectrom. 2008, 273, 126-131
48. Ramazan, K.; Wingen, L. M.; Miller, Y.; Chaban, G. M.; Gerber, R. B.; Xantheas, S. S.; Finlayson-Pitts, B. J. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 6886-6897
49. Noda, J.; Ljungström, E. Atmos. Environ. 2002, 36, 521-525
50. Li, X.; Qin, D.; Zhou, H. Chin. Sci. Bull. 2001, 46, 80-83
51. Thompson, L. G. Quat. Sci. Rev. 2000, 19, 19-35
52. Atkinson, R. Atmos. Environ. 2000, 34, 2063-2101
53. Hallquist, M.; WÄngberg, I.; LjungstrÖm, E. Environ. Sci. Technol. 1997, 31, 3166-3172
54. Ludwig, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 1808-1827
55. Shields, R. M.; Temelso, B.; Archer, K. A.; Morrell, T. E.; Shields, G. C. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 11725-11737
56. Takeuchi, H. J. Chem. Inf. Model. 2008, 48, 2226-2233
57. Goken, E. G.; Joshi, K. L.; Russo, M. F., Jr.; van Duin, A. C.; Castleman, A. W., Jr. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 4657-64
58. Bandyopadhyay, P. Chem. Phys. Lett. 2010, 487, 133-138
59. James, T.; Wales, D. J.; Hernández-Rojas, J. Chem. Phys. Lett. 2005, 415, 302-307
60. Wales, D. J.; Hodges, M. P. Chem. Phys. Lett. 1998, 286, 65-72
61. Kabrede, H.; Hentschke, R. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 3914-3920
62. Yoo, S.; Aprà, E.; Zeng, X. C.; Xantheas, S. S. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3122-3127
63. Li, F.; Liu, Y.; Wang, L.; Zhao, J.; Chen, Z. Theor. Chem. Acc. 2012, 131, 1163
64. Coe, J. V.; Lee, G. H.; Eaton, J. G.; Arnold, S. T.; Sarkas, H. W.; Bowen, K. H.; Ludewigt, C.; Haberland, H.; Worsnop, D. R. J. Chem. Phys. 1990, 92, 3980
65. Kazimirski, J. K.; Buch, V. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 9762-9775
66. Buck, U.; Ettischer, I.; Melzer, M.; Buch, V.; Sadlej, J. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 2578-2581
67. Maheshwary, S.; Patel, N.; Sathyamurthy, N.; Kulkarni, A. D.; Gadre, S. R. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 10525-10537
68. Khan, A. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 1260-1264
69. Khan, A. J. Chem. Phys. 1997, 106, 5537
70. Young, R. M.; Yandell, M. A.; King, S. B.; Neumark, D. M. J. Chem. Phys. 2012, 136, 094304
71. Rai, D.; Kulkarni, A. D.; Gejji, S. P.; Pathak, R. K. J. Chem. Phys. 2008, 128, 034310
72. Wang, Y.; Babin, V.; Bowman, J. M.; Paesani, F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11116-9
73. Temelso, B.; Koeddermann, T.; Kirschner, K. N.; Klein, K.; Shields, G. C. Comput. Theor. Chem. 2013, 1021, 240-248
74. Pérez, C.; Lobsiger, S.; Seifert, N. A.; Zaleski, D. P.; Temelso, B.; Shields, G. C.; Kisiel, Z.; Pate, B. H. Chem. Phys. Lett. 2013, 571, 1-15
75. Pérez, C.; Muckle, M. T.; Zaleski, D. P.; Seifert, N. A.; Temelso, B.; Shields, G. C.; Kisiel, Z.; Pate, B. H. Science 2012, 336, 897-901
76. Saykally, R. J.; Wales, D. J. Science 2012, 336, 814-815
77. Temelso, B.; Archer, K. A.; Shields, G. C. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 12034-12046
78. Temelso, B.; Shields, G. C. J. Chem. Theory. Comput. 2011, 7, 2804-2817
79. Shields, G. C.; Kirschner, K. N. Synth. React. Inorg. Met.-Org. Chem. 2008, 38, 32-39
80. Dunn, M. E.; Evans, T. M.; Kirschner, K. N.; Shields, G. C. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 303-309
81. Dunn, M. E.; Pokon, E. K.; Shields, G. C. Int. J. Quantum Chem. 2004, 100, 1065-1070
82. Dunn, M. E.; Pokon, E. K.; Shields, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2647-2653
83. Day, M. B.; Kirschner, K. N.; Shields, G. C. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 6773-6778
84. Day, M. B.; Kirschner, K. N.; Shields, G. C. Int. J. Quantum Chem. 2005, 102, 565-572
85. Belair, S. D.; Francisco, J. S. Phys. Rev. A. 2003, 67, 063206
86. McDonald, S.; Ojamäe, L.; Singer, S. J. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 2824-2832
87. Ohtaki, H.; Radnai, T. Chem. Rev. 1993, 93, 1157-1204
88. Nakahara, M.; Emi, K. J. Chem. Phys. 1993, 99, 5418-5425
89. Bergstrom, P. A.; Lindgren, J.; Kristiansson, O. J. Phys. Chem. 1991, 95, 8575-8580
90. Ikushima, Y.; Saito, N.; Arai, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3029-3035
91. Waterland, M. R.; Stockwell, D.; Kelley, A. M. J. Chem. Phys. 2001, 114, 6249-6258
92. Shen, M. Z.; Xie, Y. M.; Schaefer, H. F.; Deakyne, C. A. J. Chem. Phys. 1990, 93, 3379-3388
93. Howell, J. M.; Sapse, A. M.; Singman, E.; Synder, G. J. Phys. Chem. 1982, 86, 2345-2349
94. Narcisi, R. S.; Bailey, A. D.; Lucca, L. D.; Sherman, C.; Thomas, D. M. J. Atmos. Terr. Phys. 1971, 33, 1147
95. Goebbert, D. J.; Garand, E.; Wende, T.; Bergmann, R.; Meijer, G.; Asmis, K. R.; Neumark, D. M. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 7584-7592
96. Pathak, A.; Mukherjee, T.; Maity, D. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 3399-3408
97. Lebrero, M. C. G.; Bikiel, D. E.; Elola, M. D.; Estrin, D. A.; Roitberg, A. E. J. Chem. Phys. 2002, 117, 2718
98. Wang, X.-B.; Yang, X.; Nicholas, J. B.; Wang, L.-S. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3631
99. Weber, K. H.; Morales, F. J.; Tao, F.-M. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 11601-11617
100. Rosas-García, V. M.; del Carmen Sáenz-Tavera, I.; Rodríguez-Herrera, V. J.; Garza-Campos, B. R. J. Mol. Model. 2013, 1-13
101. Gao, B.; Liu, Z.-f. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 9104-9111
102. Yokouchi, Y.; Ambe, Y. Atmos. Environ. 1986, 20, 1727-1734
103. Kawamura, K.; Ikushima, K. Environ. Sci. Technol. 1993, 27, 2227-2235
104. Kawamura, K.; Kasukabe, H.; Barrie, L. A. Atmos. Environ. 1996, 30, 1709-1722
105. Xu, W.; Zhang, R. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 4539-4550
106. Huang, W.; Sergeeva, A. P.; Zhai, H. J.; Averkiev, B. B.; Wang, L. S.; Boldyrev, A. I. Nat. Chem. 2010, 2, 202-206
107. Huang, W.; Wang, L.-S. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 153401-153404
108. Huang, W.; Zhai, H. J.; Wang, L. S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4344-4351
109. Huang, W.; Ji, M.; Dong, C. D.; Gu, X.; Wang, L. M.; Gong, X. G.; Wang, L. S. ACS Nano 2008, 2, 897-904
110. Do, H.; Besley, N. A. J. Chem. Phys. 2012, 137, 134106
111. Rapacioli, M.; Calvo, F.; Spiegelman, F.; Joblin, C.; Wales, D. J. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 2487-2497
112. Li, F.; Wang, L.; Zhao, J.; Xie, J. R.-H.; Riley, K. E.; Chen, Z. Theor. Chem. Acc. 2011, 130, 341-352
113. Shields, R. M.; Temelso, B.; Archer, K. A.; Morrell, T. E.; Shields, G. C. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 11725-11737
114. Xu, K.-M.; Huang, T.; Wen, H.; Liu, Y.-R.; Gai, Y.-B.; Zhang, W.-J.; Huang, W. RSC Adv. 2013, 3, 24492-24502
115. Huang, W.; Bulusu, S.; Pal, R.; Zeng, X. C.; Wang, L.-S. ACS Nano 2009, 3, 1225-1230
116. Huang, W.; Bulusu, S.; Pal, R.; Zeng, X. C.; Wang, L.-S. J. Chem. Phys. 2009, 131, 234305-234311
117. Wawak, R. J.; Wimmer, M. M.; Scheraga, H. A. J. Phys. Chem. 1992, 96, 5138-5145
118. Liu, K.; Brown, M. G.; Carter, C.; Saykally, R. J.; Gregory, J. K.; Clary, D. C. Nature 1996, 381, 501-503
119. Nauta, K.; Miller, R. E. Science 2000, 287, 293-295
120. Wang, X.-B.; Yang, X.; Wang, L.-S.; Nicholas, J. B. J. Chem. Phys. 2002, 116, 561
121. Waterland, M. R.; Stockwell, D.; Kelley, A. M. J. Chem. Phys. 2001, 114, 6249
122. Pathak, A. K. Chem. Phys. 2011, 384, 52-56