Toward ab initio molecular dynamics modeling for sum-frequency generation spectra; an e cient algorithm based on surface-specific velocity-velocity correlation function

Journal of Chemical Physics

Volumn 143, Issue 12, 2015, Pages

  Ohto, Tatsuhiko ^a   Usui, Kota ^b   Hasegawa, Taisuke ^c   Bonn, Mischa ^b   Nagata, Yuki ^b  

^a OSAKA UNIVERSITY   (Japan)

^b MAX PLANCK INSTITUTE FOR POLYMER RESEARCH   (Germany)

^c KYOTO UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CALCULATIONS; COMPUTATIONAL CHEMISTRY; DIPOLE MOMENT; INTERFEROMETRY; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULES; POLARIZATION; TRAJECTORIES; VELOCITY;

AB INITIO MOLECULAR DYNAMICS; INTERFACIAL WATER MOLECULES; INTERFACIAL WATER STRUCTURE; MOLECULAR DYNAMICS TRAJECTORIES; SUM FREQUENCY GENERATION; SUM-FREQUENCY GENERATION SPECTROSCOPY; TIME CORRELATION FUNCTIONS; VELOCITY CORRELATION FUNCTIONS;

PHASE INTERFACES;

EID: 85055644821     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.4931106     Document Type: Article

References (113)

1. Q. Du, R. Superfine, E. Freysz, and Y. R. Shen, Phys. Rev. Lett. 70, 2313 (1993).
2. J. M. Hankett, Y. Liu, X. Zhang, C. Zhang, and Z. Chen, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 51, 311 (2013).
3. L. F. Scatena, M. G. Brown, and G. L. Richmond, Science 292, 908 (2001).
4. R. V cha, S. W. Rick, P. Jungwirth, A. G. F. de Beer, H. B. de Aguiar, J.-S. Samson, and S. Roke, J. Am. Chem. Soc. 133, 10204 (2011).
5. S. Strazdaite, J. Versluis, E. H. G. Backus, and H. J. Bakker, J. Chem. Phys. 140, 054711 (2014).
6. K. Meister, S. Strazdaite, A. L. DeVries, S. Lotze, L. L. C. Olijve, I. K. Voets, and H. J. Bakker, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 111, 17732 (2014).
7. S. Ma, H. Li, K. Tian, S. Ye, and Y. Luo, J. Phys. Chem. Lett. 5, 419 (2014).
8. L. Fu, J. Liu, and E. C. Y. Yan, J. Am. Chem. Soc. 133, 8094 (2011).
9. M. Okuno and T.-A. Ishibashi, J. Phys. Chem. C 119, 9947 (2015).
10. H. Groenzin, I. Li, V. Buch, and M. J. Shultz, J. Chem. Phys. 127, 214502 (2007).
11. T. Ishiyama, H. Takahashi, and A. Morita, J. Phys. Chem. Lett. 3, 3001 (2012).
12. X. Wei, P. B. Miranda, and Y. R. Shen, Phys. Rev. Lett. 86, 1554 (2001).
13. S. Gopalakrishnan, P. Jungwirth, D. J. Tobias, and H. C. Allen, J. Phys. Chem. B 109, 8861 (2005).
14. C. Schnitzer, S. Baldelli, and M. J. Shultz, Chem. Phys. Lett. 313, 416 (1999).
15. I. F. W. Kuo and C. J. Mundy, Science 303, 658 (2004).
16. M. J. Shultz, P. Bisson, and V. Tuan Hoang, Chem. Phys. Lett. 588, 1 (2013).
17. M. J. Shultz, P. Bisson, and T. H. Vu, J. Chem. Phys. 141, 18C521 (2014).
18. C. S. Hsieh, R. K. Campen, A. C. V. Verde, P. Bolhuis, H. K. Nienhuys, and M. Bonn, Phys. Rev. Lett. 107, 116102 (2011).
19. J. Liu, R. S. Andino, C. M. Miller, X. Chen, D. M. Wilkins, M. Ceriotti, and D. E. Manolopoulos, J. Phys. Chem. C 117, 2944 (2013).
20. Y. Nagata, R. E. Pool, E. H. G. Backus, and M. Bonn, Phys. Rev. Lett. 109, 226101 (2012).
21. S. Nihonyanagi, T. Ishiyama, T.-K. Lee, S. Yamaguchi, M. Bonn, A. Morita, and T. Tahara, J. Am. Chem. Soc. 133, 16875 (2011).
22. I. V. Stiopkin, C. Weeraman, P. A. Pieniazek, F. Y. Shalhout, J. L. Skinner, and A. V. Benderskii, Nature 474, 192 (2011).
23. C.-S. Tian and Y. R. Shen, J. Am. Chem. Soc. 131, 2790 (2009).
24. Z. Zhang, L. Piatkowski, H. J. Bakker, and M. Bonn, Nat. Chem. 3, 888 (2011).
25. M. Bonn, Y. Nagata, and E. H. G. Backus, Angew. Chem., Int. Ed. 54, 5560 (2015).
26. R.-R. Feng, Y. Guo, R. L, L. Velarde, and H.-F. Wang, J. Phys. Chem. A 115, 6015 (2011).
27. C. Y. Wang, H. Groenzin, and M. J. Shultz, J. Am. Chem. Soc. 126, 8094 (2004).
28. C. S. Tian and Y. R. Shen, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 15148 (2009).
29. L. Zhang, C. Tian, G. A. Waychunas, and Y. R. Shen, J. Am. Chem. Soc. 130, 7686 (2008).
30. J. A. McGuire and Y. R. Shen, Science 313, 1945 (2006).
31. X. K. Chen, W. Hua, Z. S. Huang, and H. C. Allen, J. Am. Chem. Soc. 132, 11336 (2010).
32. S. Nihonyanagi, J. A. Mondal, S. Yamaguchi, and T. Tahara, Annu. Rev. Phys. Chem. 64, 579 (2013).
33. S. Nihonyanagi, S. Yamaguchi, and T. Tahara, J. Chem. Phys. 130, 204704 (2009).
34. D. Verreault, W. Hua, and H. C. Allen, J. Phys. Chem. Lett. 3, 3012 (2012).
35. J. F. Davies, R. E. H. Miles, A. E. Haddrell, and J. P. Reid, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 110, 8807 (2013).
36. D. L. Bones, J. P. Reid, D. M. Lienhard, and U. K. Krieger, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109, 11613 (2012).
37. M. Shiraiwa, M. Ammann, T. Koop, and U. Poeschl, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 108, 11003 (2011).
38. K. Uosaki, T. Yano, and S. Nihonyanagi, J. Phys. Chem. B 108, 19086 (2004).
39. T. Ishiyama and A. Morita, J. Phys. Chem. C 111, 721 (2007).
40. A. Morita and J. T. Hynes, Chem. Phys. 258, 371 (2000).
41. A. Morita and J. T. Hynes, J. Phys. Chem. B 106, 673 (2002).
42. Y. Nagata and S. Mukamel, J. Am. Chem. Soc. 132, 6434 (2010).
43. S. Roy and D. K. Hore, J. Phys. Chem. C 116, 22867 (2012).
44. S. A. Hall, K. C. Jena, P. A. Covert, S. Roy, T. G. Trudeau, and D. K. Hore, J. Phys. Chem. B 118, 5617 (2014).
45. H. M. Chase, B. T. Psciuk, B. L. Strick, R. J. Thomson, V. S. Batista, and F. M. Geiger, J. Phys. Chem. A 119, 3407 (2015).
46. B. M. Auer and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 129, 214705 (2008).
47. R. Kumar and J. L. Skinner, J. Phys. Chem. B 112, 8311 (2008).
48. A. Perry, C. Neipert, B. Space, and P. B. Moore, Chem. Rev. 106, 1234 (2006).
49. B. M. Auer and J. L. Skinner, J. Phys. Chem. B 113, 4125 (2009).
50. P. A. Pieniazek, C. J. Tainter, and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 135, 044701 (2011).
51. P. A. Pieniazek, C. J. Tainter, and J. L. Skinner, J. Am. Chem. Soc. 133, 10360 (2011).
52. C. J. Tainter, P. A. Pieniazek, Y.-S. Lin, and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 134, 184501 (2011).
53. T. Ishiyama and A. Morita, J. Chem. Phys. 131, 244714 (2009).
54. T. Ishiyama, H. Takahashi, and A. Morita, Phys. Rev. B 86, 035408 (2012).
55. T. Ishiyama and A. Morita, J. Phys. Chem. C 113, 16299 (2009).
56. S. J. Byrnes, P. L. Geissler, and Y. R. Shen, Chem. Phys. Lett. 516, 115 (2011).
57. T. Ishiyama, T. Imamura, and A. Morita, Chem. Rev. 114, 8447 (2014).
58. J. Noah-Vanhoucke, J. D. Smith, and P. L. Geissler, J. Phys. Chem. B 113, 4065 (2009).
59. M. D. Baer, I. F. W. Kuo, D. J. Tobias, and C. J. Mundy, J. Phys. Chem. B 118, 8364 (2014).
60. R. Car and M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 55, 2471 (1985).
61. T. Frigato, J. VandeVondele, B. Schmidt, C. Sch tte, and P. Jungwirth, J. Phys. Chem. A 112, 6125 (2008).
62. M. P. Gaigeot and M. Sprik, J. Phys. Chem. B 107, 10344 (2003).
63. M. Heyden, J. Sun, S. Funkner, G. Mathias, H. Forbert, M. Havenith, and D. Marx, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107, 12068 (2010).
64. H. S. Lee and M. E. Tuckerman, J. Chem. Phys. 126, 164501 (2007).
65. M. Sulpizi, M. Salanne, M. Sprik, and M. P. Gaigeot, J. Phys. Chem. Lett. 4, 83 (2013).
66. J. Sun, D. Bousquet, H. Forbert, and D. Marx, J. Chem. Phys. 133, 114508 (2010).
67. T. D. K hne and R. Z. Khaliullin, Nat. Commun. 4, 1450 (2013).
68. Y. Nagata, S. Yoshimune, C.-S. Hsieh, J. Hunger, and M. Bonn, Phys. Rev. X 5, 021002 (2015).
69. K. Usui, J. Hunger, M. Sulpizi, T. Ohto, M. Bonn, and Y. Nagata, J. Phys. Chem. B 119, 10597 (2015).
70. J. Jeon, J. H. Lim, S. Kim, H. Kim, and M. Cho, J. Phys. Chem. A 119, 5356 (2015).
71. T. D. K hne, T. A. Pascal, E. Kaxiras, and Y. Jung, J. Phys. Chem. Lett. 2, 105 (2011).
72. L.-M. Liu, C. Zhang, G. Thornton, and A. Michaelides, Phys. Rev. B 82, 161415 (2010).
73. M. Sumita, C. Hu, and Y. Tateyama, J. Phys. Chem. C 114, 18529 (2010).
74. F. Paesani, S. S. Xantheas, and G. A. Voth, J. Phys. Chem. B 113, 13118 (2009).
75. H. Nakamura, T. Ohto, and Y. Nagata, J. Chem. Theory Comput. 9, 1193 (2013).
76. T. Ohto, A. Mishra, S. Yoshimune, H. Nakamura, M. Bonn, and Y. Nagata, J. Phys.: Condens. Matter 26, 244102 (2014).
77. J. Cheng and M. Sprik, J. Chem. Theory Comput. 6, 880 (2010).
78. J. Cheng and M. Sprik, J. Phys.: Condens. Matter 26, 244108 (2014).
79. S. Schnur and A. Gross, New J. Phys. 11, 125003 (2009).
80. Y. Nagata, C.-S. Hsieh, T. Hasegawa, J. Voll, E. H. G. Backus, and M. Bonn, J. Phys. Chem. Lett. 4, 1872 (2013).
81. S. Mukamel, Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy (Oxford University, New York, 1995).
82. J. Liu, W. H. Miller, F. Paesani, W. Zhang, and D. A. Case, J. Chem. Phys. 131, 164509 (2009).
83. A. G. F. de Beer, J. S. Samson, W. Hua, Z. S. Huang, X. K. Chen, H. C. Allen, and S. Roke, J. Chem. Phys. 135, 224701 (2011).
84. M. Sovago, R. K. Campen, H. J. Bakker, and M. Bonn, Chem. Phys. Lett. 470, 7 (2009).
85. Z. Wang, Y. Pang, and D. D. Dlott, J. Chem. Phys. 120, 8345 (2004).
86. B. M. Auer and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 128, 224511 (2008).
87. S. A. Corcelli and J. L. Skinner, J. Phys. Chem. A 109, 6154 (2005).
88. T. Hasegawa and Y. Tanimura, J. Phys. Chem. B 115, 5545 (2011).
89. G. Bussi, D. Donadio, and M. Parrinello, J. Chem. Phys. 126, 014101 (2007).
90. P. H. Berens and K. R. Wilson, J. Chem. Phys. 74, 4872 (1981).
91. A. D. Becke, Phys. Rev. A 38, 3098 (1988).
92. C. T. Lee, W. T. Yang, and R. G. Parr, Phys. Rev. B 37, 785 (1988).
93. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
94. Y. Zhang and W. Yang, Phys. Rev. Lett. 80, 890 (1998).
95. S. Goedecker, M. Teter, and J. Hutter, Phys. Rev. B 54, 1703 (1996).
96. R. Jonchiere, A. P. Seitsonen, G. Ferlat, A. M. Saitta, and R. Vuilleumier, J. Chem. Phys. 135, 154503 (2011).
97. I. C. Lin, A. P. Seitsonen, I. Tavernelli, and U. Rothlisberger, J. Chem. Theory Comput. 8, 3902 (2012).
98. I. C. Lin, A. P. Seitsonen, M. D. Coutinho-Neto, I. Tavernelli, and U. Rothlisberger, J. Phys. Chem. B 113, 1127 (2009).
99. S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, and H. Krieg, J. Chem. Phys. 132, 154104 (2010).
100. J. VandeVondele, M. Krack, F. Mohamed, M. Parrinello, T. Chassaing, and J. Hutter, Comput. Phys. Commun. 167, 103 (2005).
101. See http://cp2k.berlios.de/ for the CP2K developers group, 2015.
102. A. Buczek, T. Kupka, and M. A. Broda, J. Mol. Model. 17, 2029 (2011).
103. E. A. Raymond, T. L. Tarbuck, M. G. Brown, and G. L. Richmond, J. Phys. Chem. B 107, 546 (2003).
104. J. Schmidt, J. VandeVondele, I. F. W. Kuo, D. Sebastiani, J. I. Siepmann, J. Hutter, and C. J. Mundy, J. Phys. Chem. B 113, 11959 (2009).
105. D. Alf, A. P. Bart k, G. Cs nyi, and M. J. Gillan, J. Chem. Phys. 141, 014104 (2014).
106. G. R. Medders, V. Babin, and F. Paesani, J. Chem. Theory Comput. 9, 1103 (2013); 10, 2906 (2014).
107. M. A. Morales, J. R. Gergely, J. McMinis, J. M. McMahon, J. Kim, and D. M. Ceperley, J. Chem. Theory Comput. 10, 2355 (2014).
108. S. Fritsch, R. Potestio, D. Donadio, and K. Kremer, J. Chem. Theory Comput. 10, 816 (2014).
109. G. R. Medders and F. Paesani, J. Chem. Theory Comput. 11, 1145 (2015).
110. J. Kessler, H. Elgabarty, T. Spura, K. Karhan, P. Partovi-Azar, A. A. Hassanali, and T. D. K hne, J. Phys. Chem. B 119, 10079 (2015).
111. S. Strazdaite, J. Versluis, and H. J. Bakker, J. Chem. Phys. 143, 084708 (2015).
112. S. Yamaguchi, J. Chem. Phys. 143, 034202 (2015).
113. Y. Nagata, T. Hasegawa, E. H. G. Backus, K. Usui, S. Yoshimune, T. Ohto, and M. Bonn, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 23559 (2015).