Benchmarking the Bethe-Salpeter Formalism on a Standard Organic Molecular Set

Journal of Chemical Theory and Computation

Volumn 11, Issue 7, 2015, Pages 3290-3304

  Jacquemin, Denis ^a,b   Duchemin, Ivan ^c   Blase, Xavier ^c,d  

^a UNIVERSITÉ DE NANTES   (France)

^b INSTITUT UNIVERSITAIRE DE FRANCE   (France)

^c UNIV GRENOBLE ALPES   (France)

^d CNRS   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84946912204     PISSN: 15499618     EISSN: 15499626     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.jctc.5b00304     Document Type: Article

References (133)

1. Runge, E.; Gross, E. K. U. Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 997-1000
2. Casida, M. E. Recent Advances in Density Functional Methods. In Time-Dependent Density-Functional Response Theory for Molecules; Chong, D. P., Ed.; World Scientific: Singapore, 1995; Vol. 1, pp 155-192.
3. Schirmer, J.; Trofimov, A. B. J. Chem. Phys. 2004, 120, 11449-11464
4. Hellweg, A.; Grün, S. A.; Hättig, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 4119-4127
5. Krauter, C. M.; Pernpointner, M.; Dreuw, A. J. Chem. Phys. 2013, 138, 044107
6. Stanton, J. F.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1993, 98, 7029-7039
7. Kállay, M.; Gauss, J. J. Chem. Phys. 2004, 121, 9257-9269
8. Caricato, M. J. Chem. Phys. 2013, 139, 114103
9. Nakatsuji, H. J. Chem. Phys. 1991, 94, 6716-6727
10. Nakatsuji, H.; Ehara, M. J. Chem. Phys. 1993, 98, 7179-7184
11. Andersson, K.; Malmqvist, P.; Roos, B. O. J. Chem. Phys. 1992, 96, 1218-1226
12. Buenker, R. J.; Peyerimhoff, S. D. Theor. Chim. Acta 1968, 12, 183-199
13. Schreiber, M.; Silva-Junior, M. R.; Sauer, S. P. A.; Thiel, W. J. Chem. Phys. 2008, 128, 134110
14. Silva-Junior, M. R.; Schreiber, M.; Sauer, S. P. A.; Thiel, W. J. Chem. Phys. 2008, 129, 104103
15. Sauer, S. P. A.; Schreiber, M.; Silva-Junior, M. R.; Thiel, W. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 555-564
16. Silva-Junior, M. R.; Thiel, W. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 1546-1564
17. Silva-Junior, M. R.; Sauer, S. P. A.; Schreiber, M.; Thiel, W. Mol. Phys. 2010, 108, 453-465
18. Silva-Junior, M. R.; Schreiber, M.; Sauer, S. P. A.; Thiel, W. J. Chem. Phys. 2010, 133, 174318
19. Trani, F.; Scalmani, G.; Zheng, G. S.; Carnimeo, I.; Frisch, M. J.; Barone, V. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 3304-3313
20. Voityuk, A. A. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 4950-4958
21. Harbach, P. H. P.; Wormit, M.; Dreuw, A. J. Chem. Phys. 2014, 141, 064113
22. Kánnár, D.; Szalay, P. G. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 3757-3765
23. Goerigk, L.; Moellmann, J.; Grimme, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 4611-4620
24. Jacquemin, D.; Wathelet, V.; Perpète, E. A.; Adamo, C. J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 2420-2435
25. Rohrdanz, M. A.; Martins, K. M.; Herbert, J. M. J. Chem. Phys. 2009, 130, 054112
26. Jacquemin, D.; Perpète, E. A.; Ciofini, I.; Adamo, C. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 1532-1537
27. Jacquemin, D.; Perpète, E. A.; Ciofini, I.; Adamo, C.; Valero, R.; Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 2071-2085
28. Mardirossian, N.; Parkhill, J. A.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 19325-19337
29. Jacquemin, D.; Perpète, E. A.; Ciofini, I.; Adamo, C. Theor. Chem. Acc. 2011, 128, 127-136
30. Jacquemin, D.; Mennucci, B.; Adamo, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 16987-16998
31. Huix-Rotllant, M.; Ipatov, A.; Rubio, A.; Casida, M. E. Chem. Phys. 2011, 391, 120-129
32. Della Sala, F.; Fabiano, E. Chem. Phys. 2011, 391, 19-26
33. Jacquemin, D.; Zhao, Y.; Valero, R.; Adamo, C.; Ciofini, I.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 1255-1259
34. Peverati, R.; Truhlar, D. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 11363-11370
35. Ziegler, T.; Krykunov, M.; Cullen, J. J. Chem. Phys. 2012, 136, 124107
36. Hedin, L. Phys. Rev. A 1965, 139, 796-823
37. Sham, L. J.; Rice, T. M. Phys. Rev. 1966, 144, 708-714
38. Hanke, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. Lett. 1979, 43, 387-390
39. Strinati, G. Phys. Rev. Lett. 1982, 49, 1519-1522
40. Hybertsen, M. S.; Louie, S. G. Phys. Rev. B 1986, 34, 5390-5413
41. Godby, R. W.; Schlüter, M.; Sham, L. J. Phys. Rev. B 1988, 37, 10159-10175
42. Salpeter, E. E.; Bethe, H. A. Phys. Rev. 1951, 84, 1232-1242
43. Rohlfing, M.; Louie, S. G. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 3320-3323
44. Benedict, L. X.; Shirley, E. L.; Bohn, R. B. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 4514-4517
45. Albrecht, S.; Reining, L.; Del Sole, R.; Onida, G. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 4510-4513
46. Tiago, M. L.; Chelikowsky, J. R. Solid State Commun. 2005, 136, 333-337
47. Tiago, M. L.; Kent, P. R. C.; Hood, R. Q.; Reboredo, F. A. J. Chem. Phys. 2008, 129, 084311
48. Foerster, D.; Koval, P.; Sanchez-Portal, D. J. Chem. Phys. 2011, 135, 074105
49. Palummo, M.; Hogan, C.; Sottile, F.; Bagalá, P.; Rubio, A. J. Chem. Phys. 2009, 131, 084102
50. Kaczmarski, M. S.; Ma, Y.; Rohlfing, M. Phys. Rev. B 2010, 81, 115433
51. Ma, Y.; Rohlfing, M.; Molteni, C. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 257-265
52. Rocca, D.; Lu, D.; Galli, G. J. Chem. Phys. 2010, 133, 164109
53. Garcia-Lastra, J. M.; Thygesen, K. S. Phys. Rev. Lett. 2011, 106, 187402
54. Blase, X.; Attaccalite, C. Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 171909
55. Duchemin, I.; Deutsch, T.; Blase, X. Phys. Rev. Lett. 2012, 109, 167801
56. Baumeier, B.; Andrienko, D.; Ma, Y.; Rohlfing, M. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 997-1002
57. Faber, C.; Duchemin, I.; Deutsch, T.; Blase, X. Phys. Rev. B 2012, 86, 155315
58. Hogan, C.; Palummo, M.; Gierschner, J.; Rubio, A. J. Chem. Phys. 2013, 138, 024312
59. Faber, C.; Boulanger, P.; Duchemin, I.; Attaccalite, C.; Blase, X. J. Chem. Phys. 2013, 139, 194308
60. Varsano, D.; Coccia, E.; Pulci, O.; Mosca Conte, A.; Guidoni, L. Comput. Theor. Chem. 2014, 1040-1041, 338-346
61. Coccia, E.; Varsano, D.; Guidoni, L. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 501-506
62. Baumeier, B.; Rohlfing, M.; Andrienko, D. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 3104-3110
63. Boulanger, P.; Jacquemin, D.; Duchemin, I.; Blase, X. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 1212-1218
64. Boulanger, P.; Chibani, S.; Le Guennic, B.; Duchemin, I.; Blase, X.; Jacquemin, D. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 4548-4556
65. Koval, P.; Foerster, D.; Sánchez-Portal, D. Phys. Rev. B 2014, 89, 155417
66. Hahn, T.; Geiger, J.; Blase, X.; Duchemin, I.; Niedzialek, D.; Tscheuschner, S.; Beljonne, D.; Bässler, H.; Köhler, A. Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 1287-1295
67. Krause, K.; Harding, M. E.; Klopper, W. Mol. Phys. 2015, 10.1080/00268976.2015.1025113
68. Tozer, D. J. J. Chem. Phys. 2003, 119, 12697-12699
69. Dreuw, A.; Head-Gordon, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4007-4016
70. Le Guennic, B.; Jacquemin, D. Acc. Chem. Res. 2015, 48, 530-537
71. Martin, P. C.; Schwinger, J. Phys. Rev. 1959, 115, 1342-1373
72. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
73. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158-6170
74. Ernzerhof, M.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 1999, 110, 5029-5036
75. Hahn, P. H.; Schmidt, W. G.; Bechstedt, F. Phys. Rev. B 2005, 72, 245425
76. Rostgaard, C.; Jacobsen, K. W.; Thygesen, K. S. Phys. Rev. B 2010, 81, 085103
77. Blase, X.; Attaccalite, C.; Olevano, V. Phys. Rev. B 2011, 83, 115103
78. Faber, C.; Attaccalite, C.; Olevano, V.; Runge, E.; Blase, X. Phys. Rev. B 2011, 83, 115123
79. Marom, N.; Moussa, J. E.; Ren, X.; Tkatchenko, A.; Chelikowsky, J. R. Phys. Rev. B 2011, 84, 245115
80. Marom, N.; Caruso, F.; Ren, X.; Hofmann, O. T.; Körzdörfer, T.; Chelikowsky, J. R.; Rubio, A.; Scheffler, M.; Rinke, P. Phys. Rev. B 2012, 86, 245127
81. Körzdörfer, T.; Marom, N. Phys. Rev. B 2012, 86, 041110
82. Bruneval, F.; Marques, M. A. L. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9, 324-329
83. Pham, T. A.; Nguyen, H.-V.; Rocca, D.; Galli, G. Phys. Rev. B 2013, 87, 155148
84. Caruso, F.; Rinke, P.; Ren, X.; Rubio, A.; Scheffler, M. Phys. Rev. B 2013, 88, 075105
85. Lischner, J.; Sharifzadeh, S.; Deslippe, J.; Neaton, J. B.; Louie, S. G. Phys. Rev. B 2014, 90, 115130
86. Kümmel, S.; Kronik, L. Rev. Mod. Phys. 2008, 80, 3-60
87. Borghi, G.; Ferretti, A.; Nguyen, N. L.; Dabo, I.; Marzari, N. Phys. Rev. B 2014, 90, 075135
88. Bruneval, F.; Vast, N.; Reining, L. Phys. Rev. B 2006, 74, 045102
89. Gatti, M.; Bruneval, F.; Olevano, V.; Reining, L. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 266402
90. Trani, F.; Vidal, J.; Botti, S.; Marques, M. A. L. Phys. Rev. B 2010, 82, 085115
91. Rangel, T.; Kecik, D.; Trevisanutto, P. E.; Rignanese, G.-M.; Van Swygenhoven, H.; Olevano, V. Phys. Rev. B 2012, 86, 125125
92. Körbel, S.; Boulanger, P.; Duchemin, I.; Blase, X.; Marques, M. A. L.; Botti, S. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10, 3934-3943
93. Refaely-Abramson, S.; Sharifzadeh, S.; Govind, N.; Autschbach, J.; Neaton, J. B.; Baer, R.; Kronik, L. Phys. Rev. Lett. 2012, 109, 226405
94. Elliott, P.; Goldson, S.; Canahui, C.; Maitra, N. T. Chem. Phys. 2011, 391, 110-119
95. Ullrich, C. Time-Dependent Density-Functional Theory: Concepts and Applications, Oxford Graduate Texts; Oxford University Press: New York, 2012.
96. Ma, Y.; Rohlfing, M.; Molteni, C. Phys. Rev. B 2009, 80, 241405
97. Romaniello, P.; Sangalli, D.; Berger, J. A.; Sottile, F.; Molinari, L. G.; Reining, L.; Onida, G. J. Chem. Phys. 2009, 130, 044108
98. Dunning, T. H. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007-1023
99. Kendall, R. A.; Dunning, T. H.; Harisson, R. J. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6796-6806
100. Valiev, M.; Bylaska, E. J.; Govind, N.; Kowalski, K.; Straatsma, T. P.; Van Dam, H. J. J.; Wang, D.; Nieplocha, J.; Apra, E.; Windus, T. L.; de Jong, W. A. Comput. Phys. Commun. 2010, 181, 1477-1489
101. Weigend, F.; Köhn, A.; Hättig, C. J. Chem. Phys. 2002, 116, 3175-3183
102. 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, J. M.; 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, O.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, revision D.01; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2009.
103. TURBOMOLE, V6.6; a development of University of Karlsruhe and Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, 1989-2007, TURBOMOLE GmbH, since 2007, (2014); available from http://www.turbomole.com.
104. Aidas, K.; Angeli, C.; Bak, K. L.; Bakken, V.; Bast, R.; Boman, L.; Christiansen, O.; Cimiraglia, R.; Coriani, S.; Dahle, P.; Dalskov, E. K.; Ekström, U.; Enevoldsen, T.; Eriksen, J. J.; Ettenhuber, P.; Fernández, B.; Ferrighi, L.; Fliegl, H.; Frediani, L.; Hald, K.; Halkier, A.; Hättig, C.; Heiberg, H.; Helgaker, T.; Hennum, A. C.; Hettema, H.; Hjertenæs, E.; Høst, S.; Høyvik, I.-M.; Iozzi, M. F.; Jansík, B.; Jensen, H. J. A.; Jonsson, D.; Jørgensen, P.; Kauczor, J.; Kirpekar, S.; Kjærgaard, T.; Klopper, W.; Knecht, S.; Kobayashi, R.; Koch, H.; Kongsted, J.; Krapp, A.; Kristensen, K.; Ligabue, A.; Lutnæs, O. B.; Melo, J. I.; Mikkelsen, K. V.; Myhre, R. H.; Neiss, C.; Nielsen, C. B.; Norman, P.; Olsen, J.; Olsen, J. M. H.; Osted, A.; Packer, M. J.; Pawlowski, F.; Pedersen, T. B.; Provasi, P. F.; Reine, S.; Rinkevicius, Z.; Ruden, T. A.; Ruud, K.; Rybkin, V. V.; Sałek, P.; Samson, C. C. M.; de Merás, A. S.; Saue, T.; Sauer, S. P. A.; Schimmelpfennig, B.; Sneskov, K.; Steindal, A. H.; Sylvester-Hvid, K. O.; Taylor, P. R.; Teale, A. M.; Tellgren, E. I.; Tew, D. P.; Thorvaldsen, A. J.; Thøgersen, L.; Vahtras, O.; Watson, M. A.; Wilson, D. J. D.; Ziolkowski, M.; Ågren, H. Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2014, 4, 269-284
105. Roca-Sanjuán, D.; Rubio, M.; Merchán, M.; Serrano-Andrés, L. J. Chem. Phys. 2006, 125, 084302
106. Qian, X.; Umari, P.; Marzari, N. Phys. Rev. B 2011, 84, 075103
107. von Barth, U.; Holm, B. Phys. Rev. B 1996, 54, 8411-8419
108. Shishkin, M.; Kresse, G. Phys. Rev. B 2007, 75, 235102
109. Marques, M. A. L.; Nogueira, F. M. S.; Gross, E. K. U.; Rubio, A., Eds. Fundamentals of Time-Dependent Density Functional Theory, Lecture Notes in Physics; Springer-Verlag: Heidelberg, 2012; Vol. 837, p 592.
110. Griffiths, J. Colour and Constitution of Organic Molecules; Academic Press: London, 1976; pp 1-290.
111. Tarte, P. Bull. Soc. Chim. Belg. 1954, 63, 525-541
112. Barrett, J.; Deghaidy, F. S. Spectrochim. Acta, Part A 1975, 31, 707-713
113. Middleton, W. J.; Howard, E. G.; Sharkey, W. H. J. Org. Chem. 1965, 30, 1375-1384
114. Downs, A. J. J. Chem. Soc. 1962, 4361-4366
115. Collier, S. S.; Slater, D. H.; Calvert, J. G. Photochem. Photobiol. 1968, 7, 737-753
116. Mirbach, M. J.; Liu, K. C.; Mirbach, M. F.; Cherry, W. R.; Turro, N. J.; Engel, P. S. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 5122-5129
117. Hurst, J. K.; Wormell, P.; Krausz, E.; Lacey, A. R. Chem. Phys. 1999, 246, 229-246
118. Lagalante, A. F.; Jacobson, R. J.; Bruno, T. J. J. Org. Chem. 1996, 61, 6404-6406
119. Wintgens, V.; Valat, P.; Kossanyi, J.; Biczok, L.; Demeter, A.; Berces, T. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1994, 90, 411-421
120. Arroyo, I. J.; Hu, R.; Merino, G.; Tang, B. Z.; Pena-Cabrera, E. J. Org. Chem. 2009, 74, 5719-5722
121. Perkampus, H. H. UV/Vis. Atlas of Organic Compounds, 2 nd ed.; VCH: Weinheim, 1992, 1-336 and 1-1525.
122. Jacquemin, D.; Perpète, E. A.; Scalmani, G.; Frisch, M. J.; Kobayashi, R.; Adamo, C. J. Chem. Phys. 2007, 126, 144105
123. Jacquemin, D.; Perpète, E. A.; Ciofini, I.; Adamo, C. Theor. Chem. Acc. 2008, 120, 405-410
124. Romaniello, P.; Guyot, S.; Reining, L. J. Chem. Phys. 2009, 131, 154111
125. Goerigk, L.; Grimme, S. J. Chem. Phys. 2010, 132, 184103
126. Send, R.; Kühn, M.; Furche, F. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 2376-2386
127. Jacquemin, D.; Planchat, A.; Adamo, C.; Mennucci, B. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 2359-2372
128. Winter, N. O. C.; Graf, N. K.; Leutwyler, S.; Hattig, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 6623-6630
129. Fang, X.; Wang, Y.; Wang, D.; Zhao, G.; Zhang, W.; Ren, A.; Wang, H.; Xu, J.; Gao, B.-R.; Yang, W. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 92-98
130. Ismail-Beigi, S.; Louie, S. G. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 076401
131. Rebolini, E.; Toulouse, J.; Savin, A. In Concepts and Methods in Modern Theoretical Chemistry: Electronic Structure and Reactivity; Ghosh, S. K.; Chattaraj, P. K., Eds.; CRC Press, 2013; pp 367-390.
132. Genovese, L.; Neelov, A.; Goedecker, S.; Deutsch, T.; Ghasemi, S. A.; Willand, A.; Caliste, D.; Zilberberg, O.; Rayson, M.; Bergman, A.; Schneider, R. J. Chem. Phys. 2008, 129, 014109
133. Mohr, S.; Ratcliff, L. E.; Boulanger, P.; Genovese, L.; Caliste, D.; Deutsch, T.; Goedecker, S. J. Chem. Phys. 2014, 140, 204110