The performance of the M06 family of exchange-correlation potentials for describing the electronic structure and the Heisenberg magnetic coupling constant (J) is investigated using a set of representative open-shell systems involving two unpaired electrons. The set of molecular systems studied has well defined structures, and their magnetic coupling values are known experimentally. As a general trend, the M06 functional is about equally as accurate as B3LYP or PBE0. The performance of local functionals is important because of their economy and convenience for large-scale calculations; we find that M06-L local functional of the M06 family largely improves over the local spin density approximation and the generalized gradient approximation.

1.
A. D.
Becke
,
J. Chem. Phys.
98
,
5648
(
1993
).
2.
P. J.
Stephens
,
F. J.
Devlin
,
C. F.
Chabalowski
, and
M. J.
Frisch
,
J. Phys. Chem.
98
,
11623
(
1994
).
3.
C.
Adamo
and
V.
Barone
,
J. Chem. Phys.
110
,
6158
(
1999
).
4.
M.
Ernzorhof
and
G. E.
Scuseria
,
J. Chem. Phys.
110
,
5029
(
1999
).
5.
D.
Jacquemin
,
E. A.
Perpete
,
I.
Ciofini
, and
C.
Adamo
,
Chem. Phys. Lett.
405
,
376
(
2005
).
6.
Y.
Zhao
and
D. G.
Truhlar
,
J. Chem. Phys.
125
,
194101
(
2006
).
7.
Y.
Zhao
and
D. G.
Truhlar
,
J. Phys. Chem. A
110
,
13126
(
2006
).
8.
Y.
Zhao
and
D. G.
Truhlar
, “
The M06 suite of density functionals for main group thermochemistry, thermochemistry kinetics, noncovalent interactions, excited states, and transition elements: two new functionals and systematic testing of four M06-class functionals and 12 other functionals,”
Theor. Chem. Acc.
, in press; published online at http://dx.doi.org/10.1007/s00214-007-0310-x.
9.
A.
Sorkin
,
M. A.
Iron
, and
D. G.
Truhlar
,
J. Chem. Theory Comput.
4
,
307
(
2008
).
10.
D. J. R.
Brook
,
H. H.
Fox
,
V.
Lynch
, and
M. A.
Fox
,
J. Phys. Chem.
100
,
2066
(
1996
).
11.
J.
Cabrero
,
N.
Ben Amor
, and
R.
Caballol
,
J. Phys. Chem. A
103
,
6220
(
1999
).
12.
S. L.
Debbert
and
C. J.
Cramer
,
Int. J. Mass. Spectrom.
201
,
1
(
2000
).
13.
M.
Filatov
and
S.
Shaik
,
J. Phys. Chem. A
104
,
6628
(
2000
).
14.
S. P.
deVisser
,
M.
Filatov
, and
S.
Shaik
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
2
,
5046
(
2000
).
15.
S. P.
deVisser
,
M.
Filatov
, and
S.
Shaik
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
3
,
1242
(
2001
).
16.
M. N.
Paddon-Row
and
M. J.
Shephard
,
J. Phys. Chem. A
106
,
2935
(
2002
).
17.
F. D.
Proft
,
P. v. R.
Schleyer
,
J. H. v.
Lenthe
,
F.
Stahl
, and
P.
Geerlings
,
Chem.-Eur. J.
8
,
3402
(
2002
).
18.
Y.
Shao
,
M.
Head-Gordon
, and
A. I.
Krylov
,
J. Chem. Phys.
118
,
4807
(
2003
).
19.
S. P.
deVisser
,
M.
Filatov
,
P. R.
Schreiner
, and
S.
Shaik
,
European Journal of Organic Chemistry
6
,
4199
(
2003
).
20.
I.
García-Cruz
,
J. M.
Martinez-Magadan
,
J. M.
Bofill
, and
F.
Illas
,
J. Phys. Chem. A
108
,
5111
(
2004
).
21.
E. R.
Davidson
and
A. E.
Clark
,
Int. J. Quantum Chem.
103
,
1
(
2005
).
22.
M.
Winkler
,
J. Phys. Chem. A
109
,
1240
(
2005
).
23.
S.
Sinnecker
and
F.
Neese
,
J. Phys. Chem. A
110
,
12267
(
2006
).
24.
A. H.
Winter
,
D. E.
Falvey
,
C. J.
Cramer
, and
B. F.
Gherman
,
J. Am. Chem. Soc.
129
,
10113
(
2007
).
25.
F.
Illas
,
I.
de P. R. Moreira
,
C.
de Graaf
, and
V.
Barone
,
Theor. Chem. Acc.
104
,
265
(
2000
).
26.
C.
de Graaf
,
C.
Sousa
,
I.
de P. R. Moreira
, and
F.
Illas
,
J. Phys. Chem. A
105
,
11371
(
2001
).
27.
F.
Illas
,
I.
de P. R. Moreira
,
J. M.
Bofill
, and
M.
Filatov
,
Phys. Rev. B
20
,
132414
(
2004
).
28.
C.
Adamo
,
V.
Barone
,
A.
Bencini
,
R.
Broer
,
M.
Filatov
,
N. M.
Harrison
,
F.
Illas
,
J. P.
Malrieu
, and
I.
de P. R. Moreira
,
J. Chem. Phys.
124
,
107101
(
2006
).
29.
E.
Ruiz
,
J.
Cano
,
S.
Alvarez
, and
V.
Polo
,
J. Chem. Phys.
124
,
107102
(
2006
).
30.
I.
de P. R. Moreira
and
F.
Illas
,
J. Chem. Phys.
8
,
1645
(
2006
).
31.
F.
Illas
,
I.
de P. R. Moreira
,
J. M.
Bofill
, and
M.
Filatov
,
Theor. Chem. Acc.
115
,
587
(
2006
).
32.
R. D.
Willett
,
C.
Dwiggins
, Jr.
,
R. F.
Kruh
, and
R. E.
Rundle
,
J. Chem. Phys.
38
,
2429
(
1963
).
33.
P.
de Loth
,
P.
Cassoux
,
J. P.
Daudey
, and
J. P.
Malrieu
,
J. Am. Chem. Soc.
103
,
4007
(
1981
).
34.
M.
Julve
,
M.
Verdaguer
,
A.
Gleizes
,
M.
Philoche-Levisalles
, and
O.
Kahn
,
Inorg. Chem.
23
,
3808
(
1984
).
35.
R. D.
Willet
, in
Magneto Structural Correlations in Exchange Coupled System
,
NATO Advanced Studies Series C: Mathematical and Physical Sciences
, edited by
R. D.
Willet
,
D.
Gatteschi
, and
O.
Kahn
(
Reidel
,
Dordrecht
,
1985
), p.
140
.
36.
V.
McKee
,
M.
Zvagulis
, and
C. A.
Reed
,
Inorg. Chem.
24
,
2914
(
1985
).
37.
Y.
Nishida
and
S.
Kida
,
J. Chem. Soc. Dalton Trans.
12
,
2633
(
1986
).
38.
G.
Christou
,
S. P.
Perlepes
,
E.
Libby
,
K.
Folting
,
J. C.
Huffman
,
R. J.
Webb
, and
D. N.
Hendrickson
,
Inorg. Chem.
29
,
3657
(
1990
).
39.
G.
Christou
,
S. P.
Perlepes
,
K.
Folting
,
J. C.
Huffman
,
R. J.
Webb
, and
D. N.
Hendrickson
,
J. Chem. Soc., Chem. Commun.
10
,
746
(
1990
).
40.
T.
Tokii
,
N.
Hamamura
,
M.
Nakashima
, and
Y.
Muto
,
Bull. Chem. Soc. Jpn.
65
,
1214
(
1992
).
41.
J.
Miralles
,
J. P.
Daudey
, and
R.
Caballol
,
Chem. Phys. Lett.
198
,
555
(
1992
).
42.
J.
Miralles
,
O.
Castell
,
R.
Caballol
, and
J. P.
Malrieu
,
Chem. Phys.
172
,
33
(
1993
).
43.
O.
Castell
,
J.
Miralles
, and
R.
Caballol
,
Chem. Phys.
179
,
377
(
1994
).
44.
A.
Bencini
,
F.
Totti
,
C. A.
Daul
,
K.
Doclo
,
P.
Fantucci
, and
V.
Barone
,
Inorg. Chem.
36
,
5022
(
1997
).
45.
I.
de P. R. Moreira
and
F.
Illas
,
Phys. Rev. B
55
,
4129
(
1997
).
46.
R. L.
Martin
and
F.
Illas
,
Phys. Rev. Lett.
79
,
1539
(
1997
).
47.
S. E.
Weber
,
B. V.
Reddy
,
B. K.
Rao
, and
P.
Jena
,
Chem. Phys. Lett.
295
,
175
(
1998
).
48.
F.
Illas
and
R. L.
Martin
,
J. Chem. Phys.
108
,
2519
(
1998
).
49.
I.
de P. R. Moreira
,
F.
Illas
,
C. J.
Calzado
,
J. F.
Sanz
,
J. P.
Malrieu
,
N.
Ben Amor
, and
D.
Maynau
,
Phys. Rev. B
59
,
R6593
(
1999
).
50.
C.
López
,
R.
Costa
,
F.
Illas
,
E.
Molins
, and
E.
Espinosa
,
Inorg. Chem.
39
,
4560
(
2000
).
51.
D.
Muñoz
,
I.
de P. R. Moreira
, and
F.
Illas
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
1579
(
2000
).
52.
H.
Chevreau
,
I.
de P. R. Moreira
,
B.
Silvi
, and
F.
Illas
,
J. Phys. Chem. A
105
,
3570
(
2001
).
53.
M.
Reiher
,
O.
Solomon
, and
B. A.
Hess
,
Theor. Chem. Acc.
107
,
48
(
2001
).
54.
Y.
Takano
,
Y.
Kitagawa
,
T.
Onishi
,
Y.
Yoshioka
,
K.
Yamaguchi
,
N.
Koga
, and
H.
Iwamura
,
J. Am. Chem. Soc.
124
,
450
(
2002
).
55.
C. J.
Calzado
,
J.
Cabrero
,
J. P.
Malrieu
, and
R.
Caballol
,
J. Chem. Phys.
116
,
2728
(
2002
).
56.
C. J.
Calzado
,
J.
Cabrero
,
J. P.
Malrieu
, and
R.
Caballol
,
J. Chem. Phys.
116
,
3985
(
2002
).
57.
T.
Ishida
,
T.
Kawakami
,
S.-I.
Mitsubori
,
T.
Nogami
,
K.
Yamaguchi
, and
H.
Iwamura
,
J. Chem. Soc. Dalton Trans.
16
,
3177
(
2002
).
58.
I.
de P. R. Moreira
,
F.
Illas
, and
R. L.
Martin
,
Phys. Rev. B
65
,
155102
(
2002
).
59.
I.
de P. R. Moreira
,
N.
Suaud
,
N.
Guihéry
,
J. P.
Malrieu
,
R.
Caballol
,
J. M.
Bofill
, and
F.
Illas
,
Phys. Rev. B
66
,
134430
(
2002
).
60.
H.-J.
Koo
,
M.-H.
Whangbo
, and
K.-S.
Lee
,
Inorg. Chem.
42
,
5932
(
2003
).
61.
Y.-C.
Chou
,
S.-F.
Huang
,
R.
Koner
,
G.-H.
Lee
,
Y.
Wang
,
S.
Mohanta
, and
H.-H.
Wei
,
Inorg. Chem.
43
,
2759
(
2004
).
62.
I.
Ciofini
,
F.
Illas
, and
C.
Adamo
,
J. Chem. Phys.
120
,
3811
(
2004
).
63.
R. J.
Deeth
and
N.
Fey
,
J. Comput. Chem.
25
,
1840
(
2004
).
64.
M.
Swart
,
A. R.
Groenhof
,
A. W.
Ehlers
, and
K.
Lammertsma
,
J. Phys. Chem.
108
,
5479
(
2004
).
65.
D.
Dai
,
M.-H.
Whangbo
,
H.-J.
Koo
,
X.
Rocquefelte
,
S.
Jobic
, and
A.
Villesuzanne
,
Inorg. Chem.
44
,
2407
(
2005
).
66.
L. M. L.
Daku
,
A.
Vargas
,
A.
Hauser
,
A.
Fouqueau
, and
M. E.
Casida
,
ChemPhysChem
6
,
1393
(
2005
).
67.
C.
López
,
R.
Costa
,
F.
Illas
,
C.
de Graaf
,
M. M.
Turnbull
,
C. P.
Landee
,
E.
Espinosa
,
I.
Mata
, and
E.
Molins
,
Dalton Trans.
13
,
2322
(
2005
).
68.
R. K.
Szilagyi
and
M. A.
Winslow
,
J. Comput. Chem.
27
,
1385
(
2006
).
69.
E. A. A.
Noh
and
J. P.
Zhang
,
Chem. Phys.
330
,
82
(
2006
).
70.
M.
Shoji
,
K.
Koizumi
,
Y.
Kitagawa
,
S.
Yamanaka
,
M.
Okumura
, and
K.
Yamaguchi
,
Chem. Phys. Lett.
432
,
343
(
2006
).
71.
L.
Noodleman
and
W.-G.
Han
,
J. Biol. Inorg. Chem.
11
,
674
(
2006
).
72.
F.
Neese
,
J. Biol. Inorg. Chem.
11
,
702
(
2006
).
73.
A.
Ghosh
,
J. Biol. Inorg. Chem.
11
,
712
(
2006
).
74.
K.
Pierloot
and
S.
Vancoillie
,
J. Chem. Phys.
125
,
124303
(
2006
).
75.
C.
Rong
,
S.
Lian
,
D.
Yin
,
B.
Shen
,
A.
Zhong
,
L.
Bartolotti
, and
S.
Liu
,
J. Chem. Phys.
125
,
174102
(
2006
).
76.
G.
Brewer
,
M. J.
Olida
,
A. M.
Schmiedekamp
,
C.
Viragh
, and
P. Y.
Zavalij
,
Dalton Trans.
47
,
5617
(
2006
).
77.
A.
Vargas
,
M.
Zerara
,
E.
Krausz
,
A.
Hauser
, and
L. M. L.
Daku
,
J. Chem. Theory Comput.
2
,
1342
(
2006
).
78.
V. I.
Ovcharenko
,
E. V.
Gorelik
,
S. V.
Fokin
,
G. V.
Romanenko
,
V. N.
Ikorskii
,
A. V.
Krashalina
,
V. K.
Cherkasov
, and
G. A.
Abakomov
,
J. Am. Chem. Soc.
129
,
10512
(
2007
).
79.
S.
Zein
,
S. A.
Borshch
,
P.
Fleurat-Lessard
,
M. E.
Casida
, and
H.
Chermette
,
J. Chem. Phys.
126
,
014105
(
2007
).
80.
A. D. L.
Lande
,
V.
Moliner
, and
O.
Parisel
,
J. Chem. Phys.
126
,
035102
(
2007
).
81.
I.
de P. R. Moreira
,
R.
Costa
,
M.
Filatov
, and
F.
Illas
,
J. Chem. Theory Comput.
3
,
764
(
2007
).
82.
M. L.
McKee
,
J. Comput. Chem.
28
,
1796
(
2007
).
83.

References given here are primarily the ones specifically used in the present article but merged with representatives of the broader literature and we especially direct the reader to the collections of cited references in Refs. 9, 13, 64, and 67.

84.
R.
Caballol
,
O.
Castell
,
F.
Illas
,
J. P.
Malrieu
, and
I.
de P. R. Moreira
,
J. Phys. Chem. A
101
,
7860
(
1997
).
85.
P.
de Meester
,
S. R.
Fletcher
, and
A. C.
Skapski
,
J. Chem. Soc. Dalton Trans.
23
,
2575
(
1973
).
86.
J.
Sletten
,
Acta Chem. Scand., Ser. A
37
,
569
(
1983
).
87.
T.
Tokii
,
N.
Watanabe
,
M.
Nakashima
,
Y.
Muto
,
M.
Morooka
,
S.
Ohba
, and
Y.
Saito
,
Bull. Chem. Soc. Jpn.
63
,
364
(
1990
).
88.
M.
Graf
,
B.
Greaves
, and
H.
Stoeckli-Evans
,
Inorg. Chim. Acta
204
,
239
(
1993
).
89.
M.
Graf
,
H.
Stoeckli-Evans
,
A.
Escuer
, and
R.
Vicente
,
Inorg. Chim. Acta
257
,
89
(
1997
).
90.
O.
Castillo
,
I.
Muga
,
A.
Luque
,
J. M.
Gutierrez-Zorrilla
,
J.
Sertucha
,
P.
Vitoria
, and
P.
Roman
,
Polyhedron
18
,
1235
(
1999
).
91.
http://www.ccdc.cam.ac.uk/products/csd/. The crystal structure data were downloaded in CIF format from the CCDC database with the help of the ConQuest utility.
92.
J. P.
Perdew
,
A.
Ruzsinsky
,
J.
Tao
,
V. N.
Staroverov
,
G. E.
Scuseria
, and
G. I.
Csonka
,
J. Chem. Phys.
123
,
062201
(
2005
).
93.
D.
Muñoz
,
C.
de Graaf
, and
F.
Illas
,
J. Comput. Chem.
25
,
1234
(
2004
).
94.
M. J.
Frisch
,
G. W.
Trucks
,
H. B.
Schlegel
,
G. E.
Scuseria
,
M. A.
Robb
,
J. R.
Cheeseman
,
J. A.
Montgomery
, Jr.
,
T.
Vreven
,
K. N.
Kudin
,
J. C.
Burant
,
J. M.
Millam
,
S. S.
Iyengar
,
J.
Tomasi
,
V.
Barone
,
B.
Mennucci
,
M.
Cossi
,
G.
Scalmani
,
N.
Rega
,
G. A.
Petersson
,
H.
Nakatsuji
,
M.
Hada
,
M.
Ehara
,
K.
Toyota
,
R.
Fukuda
,
J.
Hasegawa
,
M.
Ishida
,
T.
Nakajima
,
Y.
Honda
,
O.
Itao
,
H.
Nakai
,
M.
Klene
,
X.
Li
,
J. E.
Knox
,
H. P.
Hratchian
,
J. B.
Cross
,
V.
Bakken
,
C.
Adamo
,
J.
Jaramillo
,
R.
Gomperts
,
R. E.
Stratmann
,
O.
Yazyev
,
A. J.
Austin
,
R.
Cammi
,
C.
Pomellli
,
J. W.
Ochterski
,
P. Y.
Ayala
,
K.
Morokuma
,
G. A.
Voth
,
P.
Salvador
,
J. J.
Dannenberg
,
V. G.
Zakrzewski
,
S.
Dapprich
,
A. D.
Daniels
,
M. C.
Strain
,
O.
Karkas
,
D. K.
Malick
,
A. D.
Rabuck
,
K.
Raghavachari
,
J. B.
Foresman
,
J. V.
Ortiz
,
Q.
Cui
,
A. G.
Baboul
,
S.
Clifford
,
J.
Cioslowski
,
B. B.
Stefanov
,
G.
Liu
,
A.
Liashenko
,
P.
Piskorz
,
I.
Komaromi
,
R. L.
Martin
,
D. J.
Fox
,
T.
Keigh
,
M. A.
A.-Laham
,
C. Y.
Peng
,
A.
Nanyakkara
,
M.
Challacomb
,
P. M. W.
Gill
,
B.
Johnson
,
W.
Chen
,
M. W.
Wong
,
C.
Gonzalez
, and
J. A.
Pople
, GAUSSIAN03, Revision D.01,
Gaussian, Inc.
, Wallingford, CT,
2004
.
95.
Y.
Zhao
and
D. G.
Truhlar
, MN-GFM 3.0,
University of Minnesota
, Minneapolis,
2006
.
You do not currently have access to this content.