Analytical nuclear gradients for the range-separated many-body DiSpersion model of noncovalent interactions

Chemical Science

Volumn 7, Issue 3, 2016, Pages 1712-1728

  Blood Forsythe, Martin A ^a   Markovich, Thomas ^a   DiStasio, Robert A ^b,c   Car, Roberto ^b,d   Aspuru Guzik, Alán ^a  

^a HARVARD UNIVERSITY   (United States)

^b PRINCETON UNIVERSITY   (United States)

^c Cornell University ^*  (United States)

^d Princeton University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BELT DRIVES; COMPUTATION THEORY; IONS; SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY; VAN DER WAALS FORCES;

DISPERSION CORRECTION; DISPERSION INTERACTION; ELECTRON CORRELATION ENERGY; INTRAMOLECULAR INTERACTIONS; LOCAL DENSITY FUNCTIONAL; NON-COVALENT INTERACTION; QUANTUM HARMONIC OSCILLATORS; SUPRAMOLECULAR INTERACTIONS;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 84959420351     PISSN: 20416520     EISSN: 20416539     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c5sc03234b     Document Type: Article

References (143)

1. A. J. Stone, The theory of intermolecular forces, Oxford University Press, Oxford, UK, 2nd edn, 2013
2. D. J. Wales, Energy landscapes, Cambridge University Press, Cambridge, UK, New York, 2003
3. V. A. Parsegian, van der Waals forces: a handbook for biologists, chemists, engineers, and physicists, Cambridge University Press, New York, 2006
4. J. N. Israelachvili, Intermolecular and surface forces, Academic Press, Burlington, MA, 3rd edn, 2011
5. K. Rapcewicz N. W. Ashcroft Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1991 44 4032
6. J. F. Dobson B. P. Dinte Phys. Rev. Lett. 1996 76 1780
7. Y. Andersson D. C. Langreth B. I. Lundqvist Phys. Rev. Lett. 1996 76 102
8. M. Elstner P. Hobza T. Frauenheim S. Suhai E. Kaxiras J. Chem. Phys. 2001 114 5149
9. X. Wu M. C. Vargas S. Nayak V. Lotrich G. Scoles J. Chem. Phys. 2001 115 8748
10. Q. Wu W. Yang J. Chem. Phys. 2002 116 515
11. M. Dion H. Rydberg E. Schröder D. C. Langreth B. I. Lundqvist Phys. Rev. Lett. 2004 92 246401
12. O. A. von Lilienfeld I. Tavernelli U. Rothlisberger D. Sebastiani Phys. Rev. Lett. 2004 93 153004
13. S. Grimme J. Comput. Chem. 2004 25 1463
14. A. J. Misquitta R. Podeszwa B. Jeziorski K. Szalewicz J. Chem. Phys. 2005 123 214103
15. A. D. Becke E. R. Johnson J. Chem. Phys. 2005 122 154104
16. A. D. Becke E. R. Johnson J. Chem. Phys. 2005 123 154101
17. E. R. Johnson A. D. Becke J. Chem. Phys. 2005 123 024101
18. S. Grimme J. Comput. Chem. 2006 27 1787
19. A. D. Becke E. R. Johnson J. Chem. Phys. 2006 124 014104
20. Y. Zhao D. G. Truhlar J. Chem. Phys. 2006 125 194101
21. A. D. Becke E. R. Johnson J. Chem. Phys. 2007 127 124108
22. A. D. Becke E. R. Johnson J. Chem. Phys. 2007 127 154108
23. P. Jurečka J. Černý P. Hobza D. R. Salahub J. Comput. Chem. 2007 28 555
24. P. L. Silvestrelli Phys. Rev. Lett. 2008 100 053002
25. Y. Y. Sun Y.-H. Kim K. Lee S. B. Zhang J. Chem. Phys. 2008 129 154102
26. J.-D. Chai M. Head-Gordon Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 6615
27. G. A. DiLabio Chem. Phys. Lett. 2008 455 348
28. I. D. Mackie G. A. DiLabio J. Phys. Chem. A 2008 112 10968
29. A. Tkatchenko M. Scheffler Phys. Rev. Lett. 2009 102 073005
30. G. Román-Pérez J. M. Soler Phys. Rev. Lett. 2009 103 096102
31. O. A. Vydrov T. van Voorhis Phys. Rev. Lett. 2009 103 063004
32. E. R. Johnson G. A. DiLabio J. Phys. Chem. C 2009 113 5681
33. T. Sato H. Nakai J. Chem. Phys. 2009 131 224104
34. T. Sato H. Nakai J. Chem. Phys. 2010 133 194101
35. S. Grimme J. Antony S. Ehrlich H. Krieg J. Chem. Phys. 2010 132 154104
36. A. Tkatchenko L. Romaner O. T. Hofmann E. Zojer C. Ambrosch-Draxl M. Scheffler MRS Bull. 2010 35 435
37. V. R. Cooper L. Kong D. C. Langreth Phys. Procedia 2010 3 1417
38. K. E. Riley M. Pitoňák P. Jurečka P. Hobza Chem. Rev. 2010 110 5023
39. F. O. Kannemann A. D. Becke J. Chem. Theory Comput. 2010 6 1081
40. O. A. Vydrov T. V. Voorhis J. Chem. Phys. 2010 133 244103
41. K. Lee É. D. Murray L. Kong B. I. Lundqvist D. C. Langreth Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010 82 081101(R)
42. S. Grimme Wiley InterDiScip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2011 1 211
43. S. N. Steinmann C. Corminboeuf J. Chem. Theory Comput. 2011 7 3567
44. N. Marom A. Tkatchenko M. Rossi V. V. Gobre O. Hod M. Scheffler L. Kronik J. Chem. Theory Comput. 2011 7 3944
45. S. Grimme S. Ehrlich L. Goerigk J. Comput. Chem. 2011 32 1456
46. A. Tkatchenko R. A. DiStasio Jr. R. Car M. Scheffler Phys. Rev. Lett. 2012 108 236402
47. R. A. DiStasio Jr. O. A. von Lilienfeld A. Tkatchenko Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 14791
48. E. Torres G. A. DiLabio J. Phys. Chem. Lett. 2012 3 1738
49. A. Tkatchenko A. Ambrosetti R. A. DiStasio Jr. J. Chem. Phys. 2013 138 074106
50. R. Sabatini T. Gorni S. de Gironcoli Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2013 87 041108(R)
51. P. L. Silvestrelli J. Chem. Phys. 2013 139 054106
52. R. A. DiStasio Jr. V. V. Gobre A. Tkatchenko J. Phys.: Condens. Matter 2014 26 213202
53. A. Ambrosetti A. M. Reilly R. A. DiStasio Jr. A. Tkatchenko J. Chem. Phys. 2014 140 18A508
54. A. D. Becke J. Chem. Phys. 2014 140 18A301
55. J. KlimeŠ A. Michaelides J. Chem. Phys. 2012 137 120901
56. A. Ambrosetti D. Alfé R. A. DiStasio Jr. A. Tkatchenko J. Phys. Chem. Lett. 2014 5 849
57. A. Tkatchenko M. Rossi V. Blum J. Ireta M. Scheffler Phys. Rev. Lett. 2011 106 118102
58. A. Otero de la Roza E. R. Johnson J. Chem. Phys. 2012 137 054103
59. A. M. Reilly A. Tkatchenko J. Chem. Phys. 2013 139 024705
60. A. M. Reilly A. Tkatchenko J. Phys. Chem. Lett. 2013 4 1028
61. N. Marom R. A. DiStasio Jr. V. Atalla S. Levchenko A. M. Reilly J. R. Chelikowsky L. Leiserowitz A. Tkatchenko Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 6629
62. A. M. Reilly A. Tkatchenko Phys. Rev. Lett. 2014 113 055701
63. L. Kronik A. Tkatchenko Acc. Chem. Res. 2014 47 3208
64. Y. V. Shtogun L. M. Woods J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 1356
65. T. Björkman A. Gulans A. Krasheninnikov R. M. Nieminen Phys. Rev. Lett. 2012 108 235502
66. B. M. Axilrod E. Teller J. Chem. Phys. 1943 11 299
67. Y. Muto Proc. Phys.-Math. Soc. Jpn. 1943 17 629
68. J. F. Dobson T. Gould J. Phys.: Condens. Matter 2012 24 073201
69. A. M. Reilly A. Tkatchenko Chem. Sci. 2015 6 3289
70. C. Wagner N. Fournier V. G. Ruiz C. Li K. Müllen M. Rohlfing A. Tkatchenko R. Temirov F. S. Tautz Nat. Commun. 2014 5 5568
71. F. L. Hirshfeld Theor. Chim. Acta 1977 44 129
72. R. F. Nalewajski R. G. Parr Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000 97 8879
73. K. T. Tang M. Karplus Phys. Rev. 1968 171 70
74. T. Brinck J. S. Murray P. Politzer J. Chem. Phys. 1993 98 4305
75. P. Bultinck C. van Alsenoy P. W. Ayers R. Carbó-Dorca J. Chem. Phys. 2007 126 144111
76. N. Ferri R. A. DiStasio Jr. A. Ambrosetti R. Car A. Tkatchenko Phys. Rev. Lett. 2015 114 176802
77. B. Thole Chem. Phys. 1981 59 341
78. H. B. G. Casimir D. Polder Phys. Rev. 1948 73 360
79. A. G. Donchev J. Chem. Phys. 2006 125 074713
80. P. Giannozzi S. Baroni N. Bonini M. Calandra R. Car C. Cavazzoni D. Ceresoli G. L. Chiarotti M. Cococcioni I. Dabo A. Dal Corso S. de Gironcoli S. Fabris G. Fratesi R. Gebauer U. Gerstmann C. Gougoussis A. Kokalj M. Lazzeri L. Martin-Samos N. Marzari F. Mauri R. Mazzarello S. Paolini A. Pasquarello L. Paulatto C. Sbraccia S. Scandolo G. Sclauzero A. P. Seitsonen A. Smogunov P. Umari R. M. Wentzcovitch J. Phys.: Condens. Matter 2009 21 395502
81. T. Markovich, M. A. Blood-Forsythe, R. A. DiStasio Jr. and A. Aspuru-Guzik, unpublished
82. T. Helgaker, P. Jørgensen and J. Olsen, Molecular electronic-structure theory, Wiley, Chichester, New York, 2000
83. A. Bondi J. Phys. Chem. 1964 68 441
84. P. Bendt A. Zunger Phys. Rev. Lett. 1983 50 1684
85. G. Srivastava D. Weaire Adv. Phys. 1987 36 463
86. D. Marx and J. Hutter, Ab Initio Molecular Dynamics: Basic Theory and Advanced Methods, Cambridge University Press, Cambridge, UK, New York, 2009
87. R. B. Nelson AIAA J. 1976 14 1201
88. J. P. Perdew K. Burke M. Ernzerhof Phys. Rev. Lett. 1996 77 3865
89. J. P. Perdew K. Burke M. Ernzerhof Phys. Rev. Lett. 1997 78 1396
90. D. R. Hamann M. Schlüter C. Chiang Phys. Rev. Lett. 1979 43 1494
91. G. B. Bachelet D. R. Hamann M. Schlüter Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1982 26 4199
92. D. Vanderbilt Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1985 32 8412
93. F. Neese Wiley InterDiScip. Rev.: Comput. Mol. Sci. 2012 2 73
94. V. Blum R. Gehrke F. Hanke P. Havu V. Havu X. Ren K. Reuter M. Scheffler Comput. Phys. Commun. 2009 180 2175
95. A. Tkatchenko, MBD@rsSCS, http://th.fhi-berlin.mpg.de/∼tkatchen/MBD
96. P. Hobza H. L. Selzle E. W. Schlag J. Chem. Phys. 1990 93 5893
97. E. Arunan H. S. Gutowsky J. Chem. Phys. 1993 98 4294
98. P. Hobza H. L. Selzle E. W. Schlag J. Phys. Chem. 1993 97 3937
99. P. Hobza H. L. Selzle E. W. Schlag J. Am. Chem. Soc. 1994 116 3500
100. R. L. Jaffe G. D. Smith J. Chem. Phys. 1996 105 2780
101. P. Hobza H. L. Selzle E. W. Schlag J. Phys. Chem. 1996 100 18790
102. J. Gauss J. F. Stanton J. Phys. Chem. A 2000 104 2865
103. S. Tsuzuki K. Honda T. Uchimaru M. Mikami K. Tanabe J. Am. Chem. Soc. 2002 124 104
104. M. O. Sinnokrot E. F. Valeev C. D. Sherrill J. Am. Chem. Soc. 2002 124 10887
105. M. O. Sinnokrot C. D. Sherrill J. Phys. Chem. A 2004 108 10200
106. T. P. Tauer C. D. Sherrill J. Phys. Chem. A 2005 109 10475
107. R. Podeszwa R. Bukowski K. Szalewicz J. Phys. Chem. A 2006 110 10345
108. J. Grant Hill J. A. Platts H.-J. Werner Phys. Chem. Chem. Phys. 2006 8 4072
109. R. A. DiStasio Jr. G. von Helden R. P. Steele M. Head-Gordon Chem. Phys. Lett. 2007 437 277
110. T. Janowski P. Pulay Chem. Phys. Lett. 2007 447 27
111. E. C. Lee D. Kim P. Jurečka P. Tarakeshwar P. Hobza K. S. Kim J. Phys. Chem. A 2007 111 3446
112. B. Fernández T. B. Pedersen A. Sánchez de Merás H. Koch Chem. Phys. Lett. 2007 441 332
113. O. Bludský M. RubeŠ P. Soldán P. Nachtigall J. Chem. Phys. 2008 128 114102
114. M. Pavone N. Rega V. Barone Chem. Phys. Lett. 2008 452 333
115. M. Pitoňak P. Neogrády J. Řezáč P. Jurečka M. Urban P. Hobza J. Chem. Theory Comput. 2008 4 1829
116. C. D. Sherrill T. Takatani E. G. Hohenstein J. Phys. Chem. A 2009 113 10146
117. J. Gräfenstein D. Cremer J. Chem. Phys. 2009 130 124105
118. O. A. von Lilienfeld A. Tkatchenko J. Chem. Phys. 2010 132 234109
119. H. Valdes K. Pluháčková M. Pitonak J. Řezáč P. Hobza Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 2747
120. C. Møller M. S. Plesset Phys. Rev. 1934 46 618
121. E. Baerends D. Ellis P. Ros Chem. Phys. 1973 2 41
122. B. I. Dunlap J. W. D. Connolly J. R. Sabin J. Chem. Phys. 1979 71 3396
123. F. Weigend M. Häser H. Patzelt R. Ahlrichs Chem. Phys. Lett. 1998 294 143
124. T. H. Dunning J. Chem. Phys. 1989 90 1007
125. J. W. Tukey, Exploratory data analysis, AdDiSon-Wesley Pub. Co, Reading, MA, 1977
126. A. Tkatchenko R. A. DiStasio Jr. M. Head-Gordon M. Scheffler J. Chem. Phys. 2009 131 094106
127. S. Grimme J. G. Brandenburg C. Bannwarth A. Hansen J. Chem. Phys. 2015 143 054107
128. A. Tkatchenko D. Alfé K. S. Kim J. Chem. Theory Comput. 2012 8 4317
129. A. Sygula F. R. Fronczek R. Sygula P. W. Rabideau M. M. Olmstead J. Am. Chem. Soc. 2007 129 3842
130. C. Mück-Lichtenfeld S. Grimme L. Kobryn A. Sygula Phys. Chem. Chem. Phys. 2010 12 7091
131. V. H. Le M. Yanney M. McGuire A. Sygula E. A. Lewis J. Phys. Chem. B 2014 118 11956
132. A. V. Zabula Y. V. Sevryugina S. N. Spisak L. Kobryn R. Sygula A. Sygula M. A. Petrukhina Chem. Commun. 2014 50 2657
133. Y. Zhao D. G. Truhlar Phys. Chem. Chem. Phys. 2008 10 2813
134. M. P. Waller H. Kruse C. Mück-Lichtenfeld S. Grimme Chem. Soc. Rev. 2012 41 3119
135. R. Podeszwa W. Cencek K. Szalewicz J. Chem. Theory Comput. 2012 8 1963
136. S. Grimme Chem.-Eur. J. 2012 18 9955
137. P. A. Denis RSC Adv. 2013 3 25296
138. T. Risthaus S. Grimme J. Chem. Theory Comput. 2013 9 1580
139. K. Hedberg L. Hedberg D. S. Bethune C. Brown H. Dorn R. D. Johnson M. de Vries Science 1991 254 410
140. A. Godec J. C. Smith F. Merzel Phys. Rev. Lett. 2013 111 127801
141. A. Jinich D. Rappoport I. Dunn B. Sanchez-Lengeling R. Olivares-Amaya E. Noor A. B. Even A. Aspuru-Guzik Sci. Rep. 2014 4 7022
142. S. Er C. Suh M. P. Marshak A. Aspuru-Guzik Chem. Sci. 2015 6 885
143. J. Towns T. Cockerill M. Dahan I. Foster K. Gaither A. Grimshaw V. Hazlewood S. Lathrop D. Lifka G. D. Peterson R. Roskies J. R. Scott N. Wilkens-Diehr Comput. Sci. Eng. 2014 16 62