In this study, the H2O reaction with SiO clusters was investigated using ab initio Monte Carlo simulations and density functional theory calculations. Three chemistry models, PBE1/DGDZVP (Model 1), PBE1/DGDZVP (Si atom), and aug-cc-pVDZ (O and H atoms), (Model 2) and PBE1/aug-cc-pVDZ (Model 3), were used. The average bond lengths, as well as the relative and reaction energies, were calculated using Models 1, 2, and 3. The average bond lengths of Si-O and O-H are 1.67-1.75 Å and 0.96-0.97 Å, respectively, using Models 1, 2, and 3. The most stable structures were formed by the H transfer from an H2O molecule except for Si3O3-H2O-1 cluster. The Si3O3 cluster with H2O exhibited the lowest reaction energy. In addition, the Bader charge distributions of the SinOn and (SiO)n-H2O clusters with n = 1-7 were calculated using Model 1. We determined that the reaction sites between H2O and the SiO clusters possessed the highest fraction of electrons.
Seo, Hyun-il;Kim, Jong-Min;Song, Hui-Sung;Kim, Seung-Joon
Journal of the Korean Chemical Society
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v.61
no.6
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pp.328-338
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2017
The density functional theory(DFT) and ab initio calculations have been applied to investigate hydrogen interaction of $H_2O_3(H_2O)_n$ clusters(n=1-5). The structures, IR spectra, and H-bonding energies are calculated at various levels of theory. The $trans-H_2O_3$ monomer is predicted to be thermodynamically more stable than cis form at the CCSD(T)/cc-pVTZ level of theory. For clusters, the geometries are optimized at the MP2/cc-pVTZ level of theory. The binding energy of $H_2O_3-H_2O$ cluster is predicted to be -6.39 kcal/mol at the CCSD(T)//MP2/cc-pVTZ level of theory after zero-point vibrational energy (ZPVE) and basis set superposition error (BSSE) correction. This result implies that $H_2O_3$ is a stronger proton donor(acid) than either $H_2O$ or $H_2O_2$. The average binding energies per $H_2O$ are predicted to be 8.25 kcal/mol for n=2, 7.22 kcal/mol for n=3, 8.50 kcal/mol for n=4, and 8.16 kcal/mol for n=5.
The DFT and ab initio calculations have been performed to elucidate hydrogen interaction of HOOO-(H2O)n (n=1~5) clusters. The optimized geometries, harmonic vibrational frequencies, and binding energies are predicted at various levels of theory. The trans conformer of HOOO monomer is predicted to be thermodynamically more stable than cis form at the CCSD(T) level of theory. For HOOO-(H2O)n clusters, the geometries are optimized at B3LYP/aug-cc-pVTZ and CAM-B3LYP/aug-cc-pVTZ levels of theory. The binding energy of HOOO-H2O cluster is predicted to be 6.05 kcal/mol at the MP2//CAM-B3LYP/ aug-cc-pVTZ level of theory after zero-point vibrational energy (ZPVE) and basis set superposition error (BSSE) correction. The average binding energy per H2O is increased according to adding a H2O moiety in HOOO-(H2O)n clusters up to 7.2 kcal/mol for n=5.
The intracluster ion-molecule reactions of $Ti^+(H_2O)_n,\;Ti^+(CH_3OCH_3)_n,\;and\;Ti^+(CH_3OD)_n$ complexes produced by the mixing of the laser-vaporized plasma and the pulsed supersonic beam were studied using a reflectron time-of-flight mass spectrometer. The reactions of $Ti^+$ with water clusters were dominated by the dehydrogenation reaction, which produces $TiO^+(H_2O)_n$ clusters. The mass spectra resulting from the reactions of $Ti^+\;with\;CH_3OCH_3$ clusters exhibit a major sequence of $Ti^+(OCH_3)_m(CH_3OCH_3)_n$ cluster ions, which is attributed to the insertion of $Ti^+$ ion into C-O bond of $CH_3OCH_3$ followed by $CH_3$ elimination. The prevalence of $Ti^+(OCH_3)_m(CH_3OD)_n$ ions in the reaction of $Ti^+\;with\;CH_3OD$ clusters suggests that D elimination via O-D bond insertion is the preferred decomposition pathway. In addition, the results indicate that consecutive insertion reactions by the $Ti^+$ ion occur for up to three precursor molecules. Thus, examination of $Ti^+$ insertion into three different molecules establishes the reactivity order: O-H > C-O > C-H. The experiments additionally show that the chemical reactivity of heterocluster ions is greatly influenced by cluster size and argon stagnation pressure. The reaction energetics and formation mechanisms of the observed heterocluster ions are also discussed.
Computations are presented for the catechol-$(H_2O)_n$ (n = 1-3) clusters. A variety of conformers are predicted,and their relative energies are compared. Binding energies of the clusters are computed, and detailed analysis is presented on the harmonic frequencies of stretching modes involving the hydrogen bonding in the clusters, comparing with the experimental observations.
Seo, Hyun-Il;Bahng, Jin-Ah;Kim, Yeon-Cheol;Kim, Seung-Joon
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.33
no.9
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pp.3017-3024
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2012
The geometrical parameters, vibrational frequencies, and binding energies for $(H_2O_3)_n$ (n = 1-5) have been investigated using various quantum mechanical techniques. The possible structures of the clusters (n = 2-5) are fully optimized and the binding energies are predicted using energy differences at each optimized geometry. The harmonic vibrational frequencies are also determined and zero-point vibrational energies (ZPVEs) are considered for the better prediction of the binding energy. The best estimation of the binding energy for the dimer is 8.65 kcal/mol. For n = 2 and 3, linear structures with all trans forms of the HOOOH monomers are predicted to be the lowest conformations in energy, while the cyclic structures with all cis-HOOOH monomers are preferable structures for n = 4 and 5.
A laser ablation-molecular beam/reflectron time-of-flight mass spectrometric technique was used to investigate the ion-molecule reactions that proceed within $Ti^+(CH_3COCH_3)_n$ heterocluster ions. The reactions of $Ti^+$ with $CH_3COCH_3$ clusters were found to be dominated exclusively by an oxidation reaction, which produced $TiO^+(CH_3COCH_3)_n$ clusters. These ions were attributed to the insertion of a $Ti^+$ ion into the C=O bond of the acetone molecule within the heteroclusters, followed by $C_3H_6$ elimination. The mass spectra also indicated the formation of minor sequences of heterocluster ions with the formulas $Ti^+(C_3H_4O)(CH_3COCH_3)_n$ and $TiO^+(OH)(CH_3COCH_3)_n$, which could be attributed to C-H bond insertion followed by $H_2$ elimination and to the sequential OH abstraction by the $TiO^+$ ion, respectively. Density functional theory calculations were carried out to model the structures and binding energies of both the association complexes and the relevant reaction products. The reaction pathways and energetics of the $TiO^+\;+\;CH_2CHCH_3$ product channel are presented.
Kim, Ju-Young;Schermann, Jean Pierre;Lee, Sung-Yul
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.31
no.1
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pp.59-63
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2010
Calculations are presented for the $\gamma$-aminobutyric acid-$(H_2O)_n$ (n = 0-5) clusters in both canonical and zwitterionic forms. We examine the effects of microsolvation on the structures and transformation between the canonical and zwitterionic forms. The canonical forms are predicted to be more stable for n = 0-4. With five microsolvating water molecules, the two forms of $\gamma$-aminobutyric acid become quasidegenerate, with the energies of zwitterionic forms slightly (by 1 - 3 kcal/mol) higher. The lowest energy zwitterionic conformer of $\gamma$-aminobutyric acid-$(H_2O)_5$ cluster is calculated to isomerize to canonical form through a barrier-less proton transfer process and is thus predicted to be kinetically unstable. Therefore, we predict that the canonical conformers of $\gamma$-aminobutyric acid should be observed predominantly in the gas phase at low temperature in presence of up to five water molecules.
The isolation and culture of protoplasts from hypocotyl-derived calluses of Glycine max (L.) Merr. cv. Jangyeop were obtained by digestion for 6 hrs in an enzyme solution containing 3.5% cellulase, 1.5% macerozyme, 10% sorbitol and 0.1% CaCl2.2H2O at pH 5.8. Newly formed cell wall of protoplasts cultured in MS agar medium containing 10 $\mu$M $\alpha$-naphthaleneacetic acid (NAA) and 32 $\mu$M N6-benzylaminopurine (BAP) could be observed after 24 hrs culture. The first cell division of the protoplasts was observed after 3 days of culture; cell clusters after 2 weeks of culture. When transferred to solid media, the protoplasts formed cell clusters gave rise to proliferating calluses.
This study was objected to identify the temporal and spatial variations oi groundwater quality and contamination using monthly groundwater monitoring data collected from 30 wells in Daejung watershed, Jeju Island. Water samples were analyzed for major cations. anions, and environmental isotopes including $^{18}0-H_2$O,$^{2}H-H_2$O and$^{15}$ N-NO$_3$The groundwater represented mostly Na(Mg)-HCO$_3$ type, with local change toward Ca-HCO$_3$ type and Na-Cl type. Groundwater quality depends upon various factors such as the local groundwater flowpaths, input of surface contaminants with recharge events, and sea-water intrusion along the coastal area. Nitrate contamination changed temporally according to recharge events and spatially. $\delta$$^{18}$ O-$\delta$$_2$H data for monthly sampled groundwaters showed distinctive clusters, implying that groundwater was originated from independent precipitation, and subsequently recharged very fash. Using$\delta$$^{15}$ N-NO$_3$ data, major sources of nitrate and its areas of influence could be identified. The areas under influence of livestock farms showed relatively high NO$_3$-N concentrations and$\delta$$^{15}$ N values higher than 5$\textperthousand$. The agricultural areas in southeastern part showed very high concentrations of NO$_3$-N with the $\delta$$^{15}$ N values of lower than 5$\textperthousand$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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