Redox potentials of aryl derivatives from hybrid functional based first principles molecular dynamics

文献情報

出版日 2016-05-04
DOI 10.1039/C6CP01375A
インパクトファクター 3.676
著者

Xiandong Liu, Xiancai Lu, Mengjia He, Rucheng Wang


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要旨

We report the redox potentials of a set of organic aryl molecules, including quinones, juglone, tyrosine and tryptophan, calculated using a first principles molecular dynamics (FPMD) based method. The hybrid functional HSE06 reproduces the redox potentials spanning from −0.25 V to 1.15 V within an error of 0.2 V, whereas the errors with the BLYP functional are much larger (up to 0.7 V). It is found that the BLYP functional predicts consistently lower electron affinities/ionization potentials than HSE06 both in gas phase and in an aqueous solution. In water, the ionization potentials are significantly underestimated by BLYP due to the exaggeration of the mixing between the solute states and the valence band states of liquid water. Hybrid HSE06 markedly improves both the solute levels and water band positions, leading to accurate redox potentials. This study suggests that the current FPMD based method at the level of hybrid functionals is able to accurately compute the redox potentials of a wide spectrum of organic molecules.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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