Water in the Liquid State: A Computational Viewpoint

Advances in Chemical Physics

Volumn 155, Issue , 2014, Pages 161-200

  Ichiye, Toshiko ^a  

^a GEORGETOWN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

Aqueous solutions; Heuristic models; Liquid state; Molecular multipole models; Multisite models; Water molecule

Indexed keywords

COMPUTATIONAL EFFICIENCY; MOLECULES; SOLUTIONS;

HEURISTIC MODEL; LIQUID STATE; MULTI-POLE MODELS; MULTI-SITE MODEL; WATER MOLECULE;

QUANTUM THEORY;

EID: 84920117875     PISSN: None     EISSN: None     Source Type: Book    
DOI: 10.1002/9781118755815.ch04     Document Type: Chapter

References (116)

1. D. Eisenberg, and W. Kauzmann, The Structure and Properties of Water, 1st ed., Oxford University Press, New York, 1969.
2. A. H. Narten, M. D. Danford, and H. A. Levy, Discuss. Faraday Soc. 43, 97 (1967).
3. R. Car, and M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 55, 2471 (1985).
4. R. G. Parr, and W. Yang, Density-Functional Theory of Atoms and Molecules, Oxford University Press, Oxford, 1989.
5. C. J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models, 2nd ed., Wiley, West Sussex, UK, 2004.
6. S. Kristyán, and P. Pulay, Chem. Phys. Lett. 229, 175 (1994).
7. B. Guillot, J. Mol. Liq. 101, 219 (2002).
8. W. L. Jorgensen, and J. Tirado-Rives, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 6665 (2005).
9. C. Vega, and J. L. F. Abascal, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 19663 (2011).
10. S. W. Rick, and S. J. Stuart, Rev. Comput. Chem. 18, 89 (2002).
11. P. Ren, and J. W. Ponder, J. Phys. Chem. B 107, 5933 (2003).
12. P. Ren, and J. W. Ponder, J. Phys. Chem. B 108, 13427 (2004).
13. G. Lamoureux, A. D. MacKerell, and B. Roux, J. Chem. Phys. 119, 5185 (2003).
14. C. J. Burnham, J. C. Li, S. S. Xantheas, and M. Leslie, J. Chem. Phys. 110, 4566 (1999).
15. C. J. Burnham, and S. S. Xantheas, J. Chem. Phys. 116, 1500 (2002).
16. C. J. Burnham, and S. S. Xantheas, J. Chem. Phys. 116, 5115 (2002).
17. G. S. Fanourgakis, and S. S. Xantheas, J. Chem. Phys. 128, 074506 (2008).
18. N. Goldman, and R. J. Saykally, J. Chem. Phys. 120, 4777 (2004).
19. N. Goldman, C. Leforestier, and R. J. Saykally, Philos. Trans. R. Soc. Lond. A 363, 493 (2005).
20. A. Defusco, D. Schofield, and K. D. Jordan, Mol. Phys. 105, 2681 (2007).
21. R. Kumar, F. F. Wang, G. R. Jenness, and K. D. Jordan, J. Chem. Phys. 132, 014309 (2010).
22. M. P. Allen, and D. J. Tildesley, Computer Simulations of Liquids, 1st ed., Clarendon Press, Oxford, 1987.
23. A. T. Hagler, E. Huler, and S. Lifson, J. Am. Chem. Soc. 96, 5319 (1974).
24. S. Lifson, A. T. Hagler, and P. Dauber, J. Am. Chem. Soc. 101, 5111 (1979).
25. M. S. Gordon, and J. H. Jensen, Acc. Chem. Res. 29, 536 (1996).
26. L. Blum, F. Vericat, and L. Degrève, Physica A 265, 396 (1999).
27. Y. Liu, and T. Ichiye, J. Phys. Chem. 100, 2723 (1996).
28. D. Bratko, L. Blum, and A. Luzar, J. Chem. Phys. 83, 6367 (1985).
29. E. B. Moore, and V. Molinero, J. Phys. Chem. B 113, 4008 (2009).
30. F. H. Stillinger, and T. A. Weber, Phys. Rev. B 31, 5262 (1985).
31. C. M. Carlevaro, L. Blum, and F. Vericat, J. Chem. Phys. 119, 5198 (2003).
32. Y. Liu, and T. Ichiye, Chem. Phys. Lett. 256, 334 (1996).
33. A. Chandra, and T. Ichiye, J. Chem. Phys. 111, 2701 (1999).
34. M.-L. Tan, B. R. Brooks, and T. Ichiye, Chem. Phys. Lett. 421, 166 (2006).
35. M.-L. Tan, J. T. Fischer, A. Chandra, B. R. Brooks, and T. Ichiye, Chem. Phys. Lett. 376, 646 (2003).
36. J. P. Rychaert, G. Ciccotti, and H. J. C. Berendsen, J. Comput. Phys. 23, 327 (1977).
37. W. S. Benedict, N. Gailar, and E. K. Plyer, J. Chem. Phys. 24, 1139 (1956).
38. R. L. Cook, F. C. De Lucia, and P. Helminger, J. Mol. Spectrosc. 53, 62 (1974).
39. J. D. Bernal, and R. H. Fowler, J. Chem. Phys. 1, 515 (1933).
40. J. S. Rowlinson, Trans. Faraday Soc. 47, 120 (1951).
41. H. J. C. Berendsen, J. P. M. Postma, W. F. van Gunsteren, and J. Hermans, in Intermolecular Forces, In B. Pullman, ed., Reidel, Dordrecht, Holland, 1981, p. 331.
42. W. L. Jorgensen, J. Am. Chem. Soc. 103, 335 (1981).
43. H. J. C. Berendsen, J. R. Grigera, and T. P. Straatsma, J. Phys. Chem. 91, 6269 (1987).
44. W. L. Jorgensen, J. Chandrasekhar, J. D. Madura, R. W. Impey, and M. L. Klein, J. Chem. Phys. 79, 926 (1983).
45. A. D. MacKerell Jr., D. Bashford, M. Bellot, R. L. Dunbrack Jr., M. J. Field, S. Fischer, J. Gao, H. Guo, S. Ha, D. Joseph, K. Kuchnir, K. Kuczera, F. T. K. Lau, M. Mattos, S. Michnick, D. T. Nguyen, T. Ngo, B. Prodhom, B. Roux, M. Schlenkrich, J. Smith, R. Stote, J. Straub, J. Wiorkiewicz-Kuczera, and M. Karplus, J. Phys. Chem. B 102, 3586 (1998).
46. B. Guillot, and Y. Guissani, J. Chem. Phys. 114, 6720 (2001).
47. O. Matsuoka, E. Clementi, and M. Yoshimine, J. Chem. Phys. 64, 1351 (1976).
48. H. W. Horn, W. C. Swope, J. W. Pitera, J. D. Madura, T. J. Dick, G. L. Hura, and T. Head-Gordon, J. Chem. Phys. 120, 9665 (2004).
49. J. L. F. Abascal, and C. Vega, J. Chem. Phys. 123, 234505 (2005).
50. F. H. Stillinger, and A. Rahman, J. Chem. Phys. 60, 1545 (1974).
51. M. W. Mahoney, and W. L. Jorgensen, J. Chem. Phys. 112, 8910 (2000).
52. S. W. Rick, J. Chem. Phys. 2004, 6085 (2004).
53. H. Nada, and J. P. J. M. van der Eerden, J. Chem. Phys. 118, 7401 (2003).
54. R. M. Glaeser, and C. A. Coulson, Trans. Faraday Soc. 61, 389 (1965).
55. W. H. Stockmayer, J. Chem. Phys. 9, 398 (1941).
56. P. G. Kusalik, and G. N. Patey, Mol. Phys. 65, 1105 (1988).
57. K. A. Franken, and C. E. Dykstra, J. Chem. Phys. 100, 2865 (1994).
58. T. Ichiye, and M.-L. Tan, J. Chem. Phys. 124, 134504 (2006).
59. J. A. Te, and T. Ichiye, Chem. Phys. Lett. 499, 219 (2010).
60. J. A. Te, M.-L. Tan, and T. Ichiye, Chem. Phys. Lett. 486, 70 (2010).
61. J. A. Te, M.-L. Tan, and T. Ichiye, Chem. Phys. Lett. 491, 218 (2010).
62. J. A. Te, and T. Ichiye, J. Chem. Phys. 132, 114511 (2010).
63. S. Y. Liem, P. L. A. Popelier, and M. Leslie, Int. J. Quantum Chem. 99, 685 (2004).
64. S. Y. Liem, and P. L. A. Popelier, J. Chem. Theory Comput. 4, 353 (2008).
65. M. S. Shaik, S. Y. Liem, and P. L. A. Popelier, J. Chem. Phys. 132 (2010).
66. A. J. Stone, The Theory of Intermolecular Forces, Clarendon Press, Oxford, 1996.
67. J. L. F. Abascal, and C. Vega, J. Phys. Chem. C 111, 15811 (2007).
68. S. Niu, M.-L. Tan, and T. Ichiye, J. Chem. Phys. 134, 134501 (2011).
69. S. A. Clough, Y. Beers, G. P. Klein, and L. S. Rothman, J. Chem. Phys. 65, 2254 (1973).
70. J. Verhoevan, and A. Dymanus, J. Chem. Phys. 52, 3222 (1970).
71. R. A. Kendall, T. H. Dunning Jr., and R. J. Harrison, J. Chem. Phys. 96, 6796 (1992).
72. T. Helgaker, J. Gauss, P. Jørgensen, and J. Olsen, J. Chem. Phys. 106, 6430 (1997).
73. S. S. Xantheas, and T. H. Dunning Jr., J. Chem. Phys. 99, 8774 (1993).
74. J. Kongsted, A. Osted, K. V. Mikkelson, and O. Christiansen, Chem. Phys. Lett. 364, 379 (2002).
75. K. Ichikawa, Y. Kameda, T. Yamaguchi, H. Wakita, and M. Misawa, Mol. Phys. 73, 79 (1991).
76. A. K. Soper, Chem. Phys. 258, 121 (2000).
77. C. A. Coulson, and D. Eisenberg, Proc. R. Soc. Lond. A 291, 445 (1966).
78. E. R. Batista, S. S. Xantheas, and H. Jónsson, J. Chem. Phys. 109, 4546 (1998).
79. A. D. Becke, Phys. Rev. A 38, 3098 (1988).
80. C. Lee, W. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B 37, 785 (1988).
81. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
82. I. F. W. Kuo, C. J. Mundy, M. J. McGrath, J. I. Siepmann, J. VandeVondele, M. Sprik, J. Hutter, B. Chen, M. L. Klein, F. Mohamed, M. Krack, and M. Parrinello, J. Phys. Chem. B 108, 12990 (2004).
83. J. VandeVondele, F. Mohamed, M. Krack, J. Hutter, M. Sprik, and M. Parrinello, J. Chem. Phys. 122, 014515 (2005).
84. J. C. Grossman, E. Schwegler, E. W. Draeger, F. Gygi, and G. Galli, J. Chem. Phys. 120, 300 (2004).
85. E. Schwegler, J. C. Grossman, F. Gygi, and G. Galli, J. Chem. Phys. 121, 5400 (2004).
86. Y. A. Mantz, B. Chen, and G. J. Martyna, J. Phys. Chem. B 110, 3540 (2006).
87. K. Coutinho, R. C. Guedes, B. J. Costa Cabral, and S. Canuto, Chem. Phys. Lett. 369, 345 (2003).
88. A. Osted, J. Kongsted, K. V. Mikkelson, P.-O. Åstrand, and O. Christiansen, J. Chem. Phys. 124, 124503 (2006).
89. P. L. Silvestrelli, and M. Parrinello, J. Chem. Phys. 111, 3572 (1999).
90. R. S. Mulliken, J. Chem. Phys. 23, 1833 (1955).
91. A. E. Reed, R. B. Weinstock, and F. Weinhold, J. Chem. Phys. 83, 735 (1985).
92. R. W. F. Bader, Atoms in Molecules: A Quantum Theory, Oxford University Press, Oxford, 1990.
93. C. M. Breneman, and K. B. Wiberg, J. Comput. Chem. 11, 361 (1990).
94. B. Chen, I. Ivanov, M. L. Klein, and M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 91 (2003).
95. L. Delle Site, A. Alavi, and R. M. Lynden-Bell, Mol. Phys. 96, 1683 (1999).
96. J. L. F. Abascal, and C. Vega, Phys. Rev. Lett. 98, 237801 (2007).
97. M. Allesch, E. Schwegler, F. Gygi, and G. Galli, J. Chem. Phys. 120, 5192 (2004).
98. A. Laaksonen, P. G. Kusalik, and I. M. Svishchev, J. Phys. Chem. A 101, 5910 (1997).
99. P. E. Mason, and J. W. Brady, J. Phys. Chem. B 111, 5669 (2007).
100. D. J. Price, and C. L. Brooks, J. Chem. Phys. 121, 10096 (2004).
101. D. R. Lide, ed., CRC H and book of Chemistry and Physics, Vol. 72, CRC Press, Boca Raton, FL, 1991.
102. D. Paschek, J. Chem. Phys. 120, 6674 (2004).
103. W. Wagner, and A. Pruss, J. Phys. Chem. Ref. Data 22, 783 (1987).
104. R. M. Venable, E. Hatcher, O. Guvench, A. D. MacKerell Jr., and R. W. Pastor, J. Phys. Chem. B 114, 12501 (2010).
105. D. Vitkup, D. Ringe, G. A. Petsko, and M. Karplus, Nat. Struct. Biol. 7, 34 (2000).
106. R. Mills, J. Phys. Chem. 77, 685 (1973).
107. R. P. W. J. Struis, J. Debleijser, and J. C. Leyte, J. Phys. Chem. 91, 1639 (1987).
108. R. Ludwig, Chem. Phys. 195, 329 (1995).
109. I. S. Joung, and T. E. Cheatham III, J. Phys. Chem. B 112, 9020 (2008).
110. Y. Luo, and B. Roux, J. Phys. Chem. Lett. 1, 183 (2010).
111. P. E. Mason, S. Ansell, and G. W. Neilson, J. Phys. Condens. Matter 18, 8437 (2006).
112. T. Ikeda, M. Boero, and K. Terakura, J. Chem. Phys. 126 (9), 034501 (2007).
113. C. Krekeler, and L. D. Site, J. Phys. Condens. Matter 19 (7), 192101 (2007).
114. H. S. Frank, and M. W. Evans, J. Chem. Phys. 13, 507 (1945).
115. D. Chandler, Nature 437, 640 (2005).
116. H. S. Ashbaugh, and L. R. Pratt, Rev. Mod. Phys. 78, 159 (2006).