Advanced capabilities of the PYXAID program: Integration schemes, decoherence effects, multiexcitonic states, and field-matter interaction

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 10, Issue 2, 2014, Pages 789-804

  Akimov, Alexey V ^a,b   Prezhdo, Oleg V ^a  

^a UNIVERSITY OF ROCHESTER   (United States)

^b BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84894205323     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ct400934c     Document Type: Article

References (131)

1. Juban, E. A.; Smeigh, A. L.; Monat, J. E.; McCusker, J. K. Coord. Chem. Rev. 2006, 250, 1783-1791
2. Akimov, A. V.; Neukirch, A. J.; Prezhdo, O. V. Chem. Rev. 2013, 113, 4496
3. Tiwari, V.; Peters, W. K.; Jonas, D. M. Proc. Natl. Acad. Sci. 2012, 110, 1203-1208
4. Shim, S.; Rebentrost, P.; Valleau, S.; Aspuru-Guzik, A. Biophys. J. 2012, 102, 649-660
5. Hossein-Nejad, H.; Olaya-Castro, A.; Scholes, G. D. J. Chem. Phys. 2012, 136, 024112
6. Fujita, T.; Brookes, J. C.; Saikin, S. K.; Aspuru-Guzik, A. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2357-2361
7. Balevičius, V.; Gelzinis, A.; Abramavicius, D.; Mančal, T.; Valkunas, L. Chem. Phys. 2012, 404, 94-102
8. Vreven, T.; Bernardi, F.; Garavelli, M.; Olivucci, M.; Robb, M. A.; Schlegel, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12687-12688
9. Weingart, O.; Migani, A.; Olivucci, M.; Robb, M. A.; Buss, V.; Hunt, P. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 4685-4693
10. Strambi, A.; Durbeej, B.; Ferré, N.; Olivucci, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 21322-21326
11. Cohen, B.; Hare, P. M.; Kohler, B. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13594-13601
12. Pecourt, J.-M. L.; Peon, J.; Kohler, B. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10370-10378
13. Kohler, B. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2047-2053
14. Martsinovich, N.; Troisi, A. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4473
15. Martsinovich, N.; Troisi, A. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 11781-11792
16. Anderson, N. A.; Lian, T. Annu. Rev. Phys. Chem. 2005, 56, 491-519
17. Labat, F.; Ciofini, I.; Hratchian, H. P.; Frisch, M.; Raghavachari, K.; Adamo, C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14290-14298
18. Labat, F.; Le Bahers, T.; Ciofini, I.; Adamo, C. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 1268-1277
19. Tisdale, W. A.; Williams, K. J.; Timp, B. A.; Norris, D. J.; Aydil, E. S.; Zhu, X.-Y. Science 2010, 328, 1543-1547
20. Muntwiler, M.; Yang, Q.; Zhu, X.-Y. J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 2009, 174, 116-124
21. Chan, W.-L.; Ligges, M.; Jailaubekov, A.; Kaake, L.; Miaja-Avila, L.; Zhu, X.-Y. Science 2011, 334, 1541-1545
22. Zimmerman, P. M.; Zhang, Z.; Musgrave, C. B. Nat. Chem. 2010, 2, 648-652
23. Zimmerman, P. M.; Bell, F.; Casanova, D.; Head-Gordon, M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19944-19952
24. Kilina, S. V.; Kilin, D. S.; Prezhdo, O. V. ACS Nano 2009, 3, 93-99
25. Kilina, S. V.; Neukirch, A. J.; Habenicht, B. F.; Kilin, D. S.; Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 180404
26. Beard, M. C. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1282-1288
27. Ji, M.; Park, S.; Connor, S. T.; Mokari, T.; Cui, Y.; Gaffney, K. J. Nano Lett. 2009, 9, 1217-1222
28. Nozik, A. J.; Beard, M. C.; Luther, J. M.; Law, M.; Ellingson, R. J.; Johnson, J. C. Chem. Rev. 2010, 110, 6873-6890
29. Shalom, M.; Buhbut, S.; Tirosh, S.; Zaban, A. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2436-2441
30. Maeda, K.; Teramura, K.; Lu, D.; Takata, T.; Saito, N.; Inoue, Y.; Domen, K. Nature 2006, 440, 295-295
31. Inoue, Y. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 364
32. Akimov, A. V.; Muckerman, J. T.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8682
33. Shen, X.; Small, Y. A.; Wang, J.; Allen, P. B.; Fernandez-Serra, M. V.; Hybertsen, M. S.; Muckerman, J. T. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13695-13704
34. Woodhouse, M.; Parkinson, B. A. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 197
35. He, J.; Parkinson, B. A. ACS Comb. Sci. 2011, 13, 399-404
36. Zheng, S.; Geva, E.; Dunietz, B. D. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 1125-1131
37. Phillips, H.; Zheng, S.; Hyla, A.; Laine, R.; Goodson, T.; Geva, E.; Dunietz, B. D. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 1137-1145
38. Phillips, H.; Geva, E.; Dunietz, B. D. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 2661-2668
39. Zheng, S.; Phillips, H.; Geva, E.; Dunietz, B. D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6944-6947
40. Walter, M. G.; Warren, E. L.; McKone, J. R.; Boettcher, S. W.; Mi, Q.; Santori, E. A.; Lewis, N. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6446-6473
41. Rühle, S.; Shalom, M.; Zaban, A. Chem. Phys. Chem. 2010, 11, 2290-2304
42. Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L.; Kloo, L.; Pettersson, H. Chem. Rev. 2010, 110, 6595-6663
43. Barbatti, M.; Granucci, G.; Lischka, H.; Ruckenbauer, M. Newton-X: a package for Newtonian dynamics close to the crossing seam. www.univie.ac.at/ newtonx.
44. Barbatti, M.; Granucci, G.; Persico, M.; Ruckenbauer, M.; Vazdar, M.; Eckert-Maksić, M.; Lischka, H. J. Photochem. Photobiol. Chem. 2007, 190, 228-240
45. Werner, H.-J.; Knowles, P. J.; Knizia, G.; Manby, F. R.; Schütz, M.; Celani, P.; Korona, T.; Lindh, R.; Mitrushenkov, A.; Rauhut, G.; Shamasundar, K. R.; Adler, T. B.; Amos, R. D.; Bernhardsson, A.; Berning, A.; Cooper, D. L.; Deegan, M. J. O.; Dobbyn, A. J.; Eckert, F.; Goll, E.; Hampel, C.; Hesselmann, A.; Hetzer, G.; Hrenar, T.; Jansen, G.; Köppl, C.; Liu, Y.; Lloyd, A. W.; Mata, R. A.; May, A. J.; McNicholas, S. J.; Meyer, W.; Mura, M. E.; Nicklass, A.; O'Neill, D. P.; Palmieri, P.; Peng, D.; Pflüger, K.; Pitzer, R.; Reiher, M.; Shiozaki, T.; Stoll, H.; Stone, A. J.; Tarroni, R.; Thorsteinsson, T.; Wang, M. MOLPRO, version 2012.1; Institut für Theoretische Chemie, Universität Stuttgart: Stuttgart, Germany, 2012.
46. Levine, B. G.; Coe, J. D.; Virshup, A. M.; Martínez, T. J. Chem. Phys. 2008, 347, 3-16
47. Thiel, W. MNDO program; Max Planck Institute für Kohlenforschung: Mulheim an der Ruhr, 2007.
48. Fabiano, E.; Keal, T. W.; Thiel, W. Chem. Phys. 2008, 349, 334-347
49. Doltsinis, N.; Marx, D. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 166402-1
50. CPMD. http://www.cpmd.org.
51. Marques, M. A. L.; Castro, A.; Bertsch, G. F.; Rubio, A. Comput. Phys. Commun. 2003, 151, 60-78
52. Castro, A.; Appel, H.; Oliveira, M.; Rozzi, C. A.; Andrade, X.; Lorenzen, F.; Marques, M. A. L.; Gross, E. K. U.; Rubio, A. Phys. Status Solidi B 2006, 243, 2465-2488
53. Andrade, X.; Alberdi-Rodriguez, J.; Strubbe, D. A.; Oliveira, M. J. T.; Nogueira, F.; Castro, A.; Muguerza, J.; Arruabarrena, A.; Louie, S. G.; Aspuru-Guzik, A.; Rubio, A.; Marques, M. A. L. J. Phys.: Condens. Matter 2012, 24, 233202
54. Akimov, A. V.; Prezhdo, O. V. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9 (11) 4959-4972
55. Jaeger, H. M.; Fischer, S.; Prezhdo, O. V. J. Chem. Phys. 2012, 137, 22A545
56. Tully, J. C. J. Chem. Phys. 1990, 93, 1061-1071
57. Trotter, H. F. Proc. Am. Math. Soc. 1959, 10, 545-551
58. Raedt, H. D.; Raedt, B. D. Phys. Rev. 1983, 28, 3575-3580
59. Misra, B.; Sudarshan, E. C. G. J. Math. Phys. 1977, 18, 756
60. Petrosky, T.; Tasaki, S.; Prigogine, I. Phys. Lett. 1990, 151, 109-113
61. Itano, W. M.; Heinzen, D. J.; Bollinger, J. J.; Wineland, D. J. Phys. Rev. 1990, 41, 2295
62. Petrosky, T.; Tasaki, S.; Prigogine, I. Physica A 1991, 170, 306-325
63. Prezhdo, O. V. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 4413-4417
64. Mukamel, S. Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy; Oxford University Press: New York, 1995.
65. Prezhdo, O. V.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 5863-5878
66. Prezhdo, O. V.; Rossky, P. J. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 5294-5297
67. Hwang, H.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 2004, 120, 11380
68. Neria, E.; Nitzan, A. J. Chem. Phys. 1993, 99, 1109
69. Bittner, E. R.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8130
70. Bedard-Hearn, M. J.; Larsen, R. E.; Schwartz, B. J. J. Chem. Phys. 2005, 123, 234106
71. Larsen, R. E.; Bedard-Hearn, M. J.; Schwartz, B. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 20055-20066
72. Habenicht, B.; Craig, C.; Prezhdo, O. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 187401
73. Habenicht, B.; Prezhdo, O. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 197402
74. Prezhdo, O. V. J. Chem. Phys. 1999, 111, 8366
75. Zhu, C.; Jasper, A. W.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2004, 120, 5543
76. Zhu, C.; Nangia, S.; Jasper, A. W.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2004, 121, 7658
77. Shenvi, N.; Subotnik, J. E.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2011, 135, 024101
78. Bittner, E. R.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 8611
79. Prezhdo, O. V.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 825-834
80. Wong, K. F.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 2002, 116, 8429
81. Granucci, G.; Persico, M.; Zoccante, A. J. Chem. Phys. 2010, 133, 134111
82. Madrid, A. B.; Hyeon-Deuk, K.; Habenicht, B. F.; Prezhdo, O. V. ACS Nano 2009, 3, 2487-2494
83. Hyeon-Deuk, K.; Prezhdo, O. V. Nano Lett. 2011, 11, 1845-1850
84. Hyeon-Deuk, K.; Prezhdo, O. V. ACS Nano 2012, 6, 1239-1250
85. Duncan, W. R.; Stier, W. M.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7941-7951
86. Stier, W.; Duncan, W. R.; Prezhdo, O. V. Adv. Mater. 2004, 16, 240-244
87. Long, R.; English, N. J.; Prezhdo, O. V. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14238-14248
88. Kilin, D. S.; Micha, D. A. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 3530-3542
89. Kilin, D. S.; Micha, D. A. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 770-775
90. Wang, L.; Ernstorfer, R.; Willig, F.; May, V. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9589-9595
91. Wang, L.; Willig, F.; May, V. J. Chem. Phys. 2006, 124, 014712
92. Wang, L.; Willig, F.; May, V. J. Chem. Phys. 2007, 126, 134110
93. Abe, R.; Sayama, K.; Domen, K.; Arakawa, H. Chem. Phys. Lett. 2001, 344, 339-344
94. Fu, N.; Jin, Z.; Wu, Y.; Lu, G.; Li, D. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 8586-8593
95. Sayama, K.; Mukasa, K.; Abe, R.; Abe, Y.; Arakawa, H. J. Photochem. Photobiol. Chem. 2002, 148, 71-77
96. Yun, H. J.; Lee, H.; Kim, N. D.; Lee, D. M.; Yu, S.; Yi, J. ACS Nano 2011, 5, 4084-4090
97. Kakalios, J.; Street, R. A.; Jackson, W. B. Phys. Rev. Lett. 1987, 59, 1037
98. Cheville, R. A.; Halas, N. J. Phys. Rev. B 1992, 45, 4548
99. Fleischer, S. B.; Ippen, E. P.; Dresselhaus, G.; Dresselhaus, M. S.; Rao, A. M.; Zhou, P.; Eklund, P. C. Appl. Phys. Lett. 1993, 62, 3241
100. Strümpfer, J.; Şener, M.; Schulten, K. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 536-542
101. Pachón, L. A.; Brumer, P. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2728-2732
102. Shenvi, N.; Roy, S.; Tully, J. C. J. Chem. Phys. 2009, 130, 174107
103. Fischer, S. A.; Chapman, C. T.; Li, X. J. Chem. Phys. 2011, 135, 144102
104. Weaver, J. H.; Martins, J. L.; Komeda, T.; Chen, Y.; Ohno, T. R.; Kroll, G. H.; Troullier, N.; Haufler, R. E.; Smalley, R. E. Phys. Rev. Lett. 1991, 66, 1741
105. Jost, M. B.; Troullier, N.; Poirier, D. M.; Martins, J. L.; Weaver, J. H.; Chibante, L. P. F.; Smalley, R. E. Phys. Rev. B 1991, 44, 1966
106. Martins, J. L.; Troullier, N.; Weaver, J. H. Chem. Phys. Lett. 1991, 180, 457-460
107. Juhasz, T.; Hu, X. H.; Suarez, C.; Bron, W. E.; Maiken, E.; Taborek, P. Phys. Rev. B 1993, 48, 4929
108. Dexheimer, S. L.; Vareka, W. A.; Mittleman, D.; Zettl, A.; Shank, C. V. Chem. Phys. Lett. 1995, 235, 552-557
109. Brorson, S. D.; Kelly, M. K.; Wenschuh, U.; Buhleier, R.; Kuhl, J. Phys. Rev. B 1992, 46, 7329
110. Gianozzi, P.; Baroni, S.; Bonini, N.; Calandra, M.; Car, R.; Cavazzoni, C.; Ceresoli, D.; Chiarotti, G. L.; Cococcioni, M.; Dabo, I.; Dal Corso, A.; de Gironcoli, S.; Fabris, S.; Fratesi, G.; Gebauer, R.; Gerstmann, U.; Gougoussis, C.; Kokalj, A.; Lazzeri, M.; Martin-Samos, L.; Marzari, N.; Mauri, F.; Mazzarello, R.; Paolini, S.; Pasquarello, A.; Paulatto, L.; Sbraccia, C.; Scandolo, S.; Sclauzero, G.; Seitsonen, A. P.; Smogunov, A.; Umari, P.; Wentzcovitch, R. M. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 395592
111. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
112. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1396
113. Vanderbilt, D. Phys. Rev. B 1990, 41, 7892
114. Verlet, L. Phys. Rev. 1967, 159, 98-103
115. Andersen, H. C. J. Chem. Phys. 1980, 72, 2384-2393
116. Reber, C.; Yee, L.; McKiernan, J.; Zink, J. I.; Williams, R. S.; Tong, W. M.; Ohlberg, D. A.; Whetten, R. L.; Diederich, F. J. Phys. Chem. 1991, 95, 2127-2129
117. Hebard, A. F.; Haddon, R. C.; Fleming, R. M.; Kortan, A. R. Appl. Phys. Lett. 1991, 59, 2109
118. Shirley, E. L.; Benedict, L. X.; Louie, S. G. Phys. Rev. B 1996, 54, 10970
119. Mi, Y.; Odaka, H.; Iwata, S. Jpn. J. Appl. Phys. 1999, 38, 3453-3458
120. Johnson, K. A.; Ashcroft, N. W. Phys. Rev. B 1998, 58, 15548
121. Godby, R. W.; Schlüter, M.; Sham, L. J. Phys. Rev. B 1988, 37, 10159
122. Gygi, F.; Baldereschi, A. Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 2160-2163
123. Ishibashi, Y.; Arinishi, M.; Katayama, T.; Miyasaka, H.; Asahi, T. Chem. Lett. 2012, 41, 1104-1106
124. Greyson, E. C.; Vura-Weis, J.; Michl, J.; Ratner, M. A. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 14168-14177
125. Efros, A. L.; Kharchenko, V. A.; Rosen, M. Solid State Commun. 1995, 93, 281-284
126. Nozik, A. J. Inorg. Chem. 2005, 44, 6893-6899
127. Nozik, A. J. Chem. Phys. Lett. 2008, 457, 3-11
128. Beard, M. C.; Knutsen, K. P.; Yu, P.; Luther, J. M.; Song, Q.; Metzger, W. K.; Ellingson, R. J.; Nozik, A. J. Nano Lett. 2007, 7, 2506-2512
129. Fischer, S. A.; Madrid, A. B.; Isborn, C. M.; Prezhdo, O. V. J. Phys. Chem. Lett. 2009, 1, 232-237
130. Chernyak, V.; Sinitsyn, N. Phys. Rev. Lett. 2008, 101, 160601-1-4
131. Akimov, A. V.; Sinitsyn, N. A. J. Chem. Phys. 2011, 135, 224104