We have calculated vertical excitation energies and oscillator strengths of the low lying electronic transitions in H2O, NH3, and H2ONH3 using a hierarchy of coupled cluster response functions [coupled cluster singles (CCS), second order approximate coupled cluster singles and doubles (CC2), coupled cluster singles and doubles (CCSD), and third order approximate coupled cluster singles, doubles, and triples (CC3)] and correlation consistent basis functions (n-aug-cc-pVXZ, where n=s,d,t and X=D,T,Q). Our calculations indicate that significant changes in the absorption spectra of the photodissociative states of H2O and NH3 monomers occur upon complexation. In particular, we find that the electronic transitions originating from NH3 are blueshifted, whereas the electronic transitions originating from H2O are redshifted.

1.
J. N.
Harvey
,
J. O.
Jung
, and
R. B.
Gerber
,
J. Chem. Phys.
109
,
8747
(
1998
).
2.
G. R.
Low
and
H. G.
Kjaergaard
,
J. Chem. Phys.
110
,
9104
(
1999
).
3.
P. E.
Janeiro-Barral
and
M.
Mella
,
J. Phys. Chem. A
110
,
11244
(
2006
).
4.
M. N.
Slipchenko
,
K. E.
Kuyanov
,
B. G.
Sartakov
, and
A. F.
Vilesov
,
J. Chem. Phys.
124
,
241101
(
2006
).
5.
D. J.
Donaldson
,
V.
Vaida
, and
R.
Naaman
,
J. Chem. Phys.
87
,
2522
(
1987
).
6.
C.
Steinbach
,
U.
Buck
, and
T. A.
Beu
,
J. Chem. Phys.
125
,
133403
(
2006
).
7.
G. J.
Frost
and
V.
Vaida
,
J. Geophys. Res.
100
,
18803
(
1995
).
8.
C. A.
Brindle
,
G. M.
Chaban
,
R. B.
Gerber
, and
K. C.
Janda
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
7
,
945
(
2005
).
9.
S.
Vaupel
,
B.
Brutschy
,
P.
Tarakeshwar
, and
K. S.
Kim
,
J. Am. Chem. Soc.
128
,
5416
(
2006
).
10.
V.
Vaida
,
J. S.
Daniel
,
H. G.
Kjaergaard
,
L. M.
Goss
, and
A. F.
Tuck
,
Q. J. R. Meteorol. Soc.
127
,
1627
(
2001
).
11.
P. G.
Sennikov
,
S. K.
Ignatov
, and
O.
Schrems
,
ChemPhysChem
6
,
392
(
2005
).
12.
M. E.
Dunn
,
E. K.
Pokon
, and
G. C.
Shields
,
J. Am. Chem. Soc.
126
,
2647
(
2004
).
13.
T.
Freudenberg
,
V.
Stert
,
W.
Radloff
,
J.
Ringling
,
J.
Gudde
,
G.
Korn
, and
I. V.
Hertel
,
Chem. Phys. Lett.
269
,
523
(
1997
).
14.
K.
Fuke
and
R.
Takasu
,
Bull. Chem. Soc. Jpn.
68
,
3309
(
1995
).
15.
K. H.
Welge
and
F.
Stuhl
,
J. Chem. Phys.
46
,
2440
(
1967
).
16.
G.
Theodorakopoulos
and
C. A.
Nicolaides
,
Chem. Phys. Lett.
89
,
164
(
1982
).
17.
G. G.
Balint-Kurti
,
J. Chem. Phys.
84
,
443
(
1986
).
18.
H.
Guo
and
J. N.
Murrell
,
Mol. Phys.
65
,
821
(
1988
).
19.
R.
van Harrevelt
and
M. C.
van Hemert
,
J. Chem. Phys.
112
,
5777
(
2000
).
20.
R.
van Harrevelt
and
M. C.
van Hemert
,
J. Chem. Phys.
112
,
5787
(
2000
).
21.
C.
Feng
and
A. B.
McCoy
,
J. Phys. Chem. A
107
,
7220
(
2003
).
22.
W.
Yi
,
J.
Park
, and
J.
Lee
,
Chem. Phys. Lett.
439
,
46
(
2007
).
23.
R.
Polak
,
I.
Paldarova
, and
P. J.
Kuntz
,
Int. J. Quantum Chem.
62
,
659
(
1997
).
25.
V.
Spirko
,
P.
Jørgensen
, and
H. J. A.
Jensen
,
J. Mol. Spectrosc.
152
,
199
(
1992
).
26.
J. F.
Stanton
and
N. S.
Kadagathur
,
J. Chem. Phys.
102
,
1096
(
1995
).
27.
S. L.
Tang
and
D. G.
Imre
,
Chem. Phys. Lett.
144
,
6
(
1988
).
28.
J.
Biesner
,
L.
Schnieder
,
J.
Schmeer
,
G.
Ahlers
,
X.
Xie
,
K. H.
Welge
,
M. N. R.
Ashfold
, and
R. N.
Dixon
,
J. Chem. Phys.
88
,
3607
(
1988
).
30.
P.
Rosmus
,
P.
Botschwina
,
H. J.
Werner
,
V.
Vaida
,
P. C.
Engelking
, and
M. I.
McCarthy
,
J. Chem. Phys.
86
,
6677
(
1987
).
31.
M. I.
McCarthy
,
P.
Rosmus
,
H. J.
Werner
,
P.
Botschwina
, and
V.
Vaida
,
J. Chem. Phys.
86
,
6693
(
1987
).
32.
E. L.
Woodbridge
,
M. N. R.
Ashfold
, and
S. R.
Leone
,
J. Chem. Phys.
94
,
4195
(
1991
).
33.
J. P.
Reid
,
R. A.
Loomis
, and
S. R.
Leone
,
Chem. Phys. Lett.
324
,
240
(
2000
).
34.
A.
Bach
,
J. M.
Hutchinson
,
R. J.
Holiday
, and
F. F.
Crim
,
J. Chem. Phys.
116
,
9315
(
2002
).
35.
A.
Bach
,
J. M.
Hutchinson
,
R. J.
Holiday
, and
F. F.
Crim
,
J. Chem. Phys.
116
,
4955
(
2002
).
37.
D. R.
Yarkony
,
J. Chem. Phys.
121
,
628
(
2004
).
38.
S.
Nangia
and
D. G.
Truhlar
,
J. Chem. Phys.
124
,
124309
(
2006
).
39.
B.
Nelander
and
L.
Nord
,
J. Phys. Chem.
86
,
4375
(
1982
).
40.
A.
Engdahl
and
B.
Nelander
,
J. Chem. Phys.
91
,
6604
(
1989
).
41.
Z.
Latajka
and
S.
Scheiner
,
J. Phys. Chem.
94
,
217
(
1990
).
42.
P. A.
Stockman
,
R. E.
Bumgarner
,
S.
Suzuki
, and
G. A.
Blake
,
J. Chem. Phys.
96
,
2496
(
1992
).
43.
G. T.
Fraser
and
R. D.
Suenram
,
J. Chem. Phys.
96
,
7287
(
1992
).
44.
J.
Sadlej
,
R.
Moszynski
,
J. C.
Dobrowolski
, and
A. P.
Mazurek
,
J. Phys. Chem. A
103
,
8528
(
1999
).
45.
G.
Kohler
and
R.
Janoschek
,
J. Phys. Chem.
91
,
2051
(
1987
).
46.
V.
Vaida
,
W.
Hess
, and
J. L.
Roebber
,
J. Phys. Chem.
88
,
3397
(
1984
).
47.
V.
Vaida
,
M. I.
McCarthy
,
P. C.
Engelking
,
P.
Rosmus
,
H. J.
Werner
, and
P.
Botschwina
,
J. Chem. Phys.
86
,
6669
(
1987
).
48.
P. C.
Engelking
and
V.
Vaida
,
Int. J. Quantum Chem.
31
,
73
(
1987
).
49.
W. F.
Chan
,
G.
Cooper
, and
C. E.
Brion
,
Chem. Phys.
178
,
387
(
1993
).
50.
G.
Burton
,
W. F.
Chan
,
G.
Cooper
, and
C. E.
Brion
,
Chem. Phys.
177
,
217
(
1993
).
51.
R.
Mota
,
R.
Parafita
,
A.
Giuliani
,
M. J.
Hubin-Franskin
,
J. M. C.
Lourenco
,
G.
Garcia
,
S. V.
Hoffmann
,
N. J.
Mason
,
P. A.
Ribeiro
,
M.
Rapaso
, and
P.
Limao-Vieira
,
Chem. Phys. Lett.
416
,
152
(
2005
).
52.
S. R.
Langford
,
A. J.
Orr-Ewing
,
R. A.
Morgan
,
C. M.
Western
, and
M. N. R.
Ashfold
,
J. Chem. Phys.
108
,
6667
(
1998
).
53.
O.
Christiansen
,
T. M.
Nymand
, and
K. V.
Mikkelsen
,
J. Chem. Phys.
113
,
8101
(
2000
).
54.
L.
Valenzano
,
M. C.
van Hemert
, and
G.
Kroes
,
J. Chem. Phys.
123
,
034303
(
2005
).
55.
D. M.
Chipman
,
J. Chem. Phys.
122
,
044111
(
2005
).
56.
G.
Herzberg
,
Electronic Spectra and Electronic Structure of Polyatomic Molecules
Molecular Spectra and Molecular Structure
Vol.
III
(
Van Nostrand
,
New Jersey
,
1969
).
57.
C.
Makochekanwa
,
R.
Kajita
,
H.
Kato
,
M.
Kitakima
,
H.
Cho
,
M.
Kimura
, and
H.
Tanaka
,
J. Chem. Phys.
122
,
014314
(
2005
).
58.
T. H.
Dunning
, Jr.
,
J. Chem. Phys.
90
,
1007
(
1989
).
59.
T.
Helgaker
,
T. A.
Ruden
,
P.
Jørgensen
,
J.
Olsen
, and
W.
Klopper
,
J. Phys. Org. Chem.
17
,
913
(
2004
).
60.
A.
Halkier
,
H.
Koch
,
P.
Jørgensen
,
O.
Christiansen
,
I. M. B.
Nielsen
, and
T.
Helgaker
,
Theor. Chem. Acc.
97
,
150
(
1997
).
61.
T.
Helgaker
,
J.
Gauss
,
P.
Jørgensen
, and
J.
Olsen
,
J. Chem. Phys.
106
,
6430
(
1997
).
62.
S.
Simon
,
M.
Duran
, and
J. J.
Dannenberg
,
J. Chem. Phys.
105
,
11024
(
1996
).
63.
A. L.
Garden
,
J. R.
Lane
, and
H. G.
Kjaergaard
,
J. Chem. Phys.
125
,
144317
(
2006
).
64.
D. P.
Schofield
,
J. R.
Lane
, and
H. G.
Kjaergaard
,
J. Phys. Chem. A
111
,
567
(
2007
).
65.
T. D.
Crawford
,
M. L.
Abrams
,
J. R.
Lane
,
D. P.
Schofield
, and
H. G.
Kjaergaard
,
J. Chem. Phys.
125
,
204302
(
2006
).
66.
A.
Öhrn
and
O.
Christiansen
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
3
,
730
(
2001
).
67.
O.
Christiansen
and
P.
Jørgensen
,
J. Am. Chem. Soc.
120
,
3423
(
1998
).
68.
O.
Christiansen
,
J.
Gauss
,
J. F.
Stanton
, and
P.
Jørgensen
,
J. Chem. Phys.
111
,
525
(
1999
).
69.
K.
Kaufmann
,
W.
Baumeister
, and
M.
Jungen
,
J. Phys. B
22
,
2223
(
1989
).
70.
T.
Helgaker
,
P.
Jørgensen
, and
J.
Olsen
,
Molecular Electronic Structure Theory
(
Wiley
,
Chichester
,
2000
).
71.
A.
Halkier
,
T.
Helgaker
,
P.
Jørgensen
,
W.
Klopper
,
H.
Koch
,
J.
Olsen
, and
A. K.
Wilson
,
Chem. Phys. Lett.
286
,
243
(
1998
).
72.
J.
Olsen
(private communication).
73.
H.-J.
Werner
,
P. J.
Knowles
,
R.
Lindh
,
M.
Schütz
,
P.
Celani
,
T.
Korona
,
F. R.
Manby
,
G.
Rauhut
,
R. D.
Amos
,
A.
Bernhardsson
,
A.
Berning
,
D. L.
Cooper
,
M. J. O.
Deegan
,
A. J.
Dobbyn
,
F.
Eckert
,
C.
Hampel
,
G.
Hetzer
,
A. W.
Lloyd
,
S. J.
McNicholas
,
W.
Meyer
,
M. E.
Mura
,
A.
Nicklass
,
P.
Palmieri
,
R.
Pitzer
,
U.
Schumann
,
H.
Stoll
,
A. J.
Stone
,
R.
Tarroni
, and
T.
Thorsteinsson
, MOLPRO, Version 2002.6, a package of ab initio programs,
2003
.
74.
C.
Angeli
,
K. L.
Bak
,
V.
Bakken
,
O.
Christiansen
,
R.
Cimiraglia
,
S.
Coriani
,
P.
Dahle
,
E. K.
Dalskov
,
T.
Enevoldsen
,
B.
Fernandez
,
C.
Hättig
,
K.
Hald
,
A.
Halkier
,
H.
Heiberg
,
T.
Helgaker
,
H.
Hettema
,
H. J. A.
Jense
,
D.
Jonsson
,
P.
Jörgensen
,
S.
Kirpekar
,
W.
Klopper
,
W.
Kobayashi
,
H.
Koch
,
O. B.
Lutns
,
K. V.
Mikkelsen
,
P.
Norman
,
J.
Olsen
,
M. J.
Packer
,
T. B.
Pedersen
,
Z.
Rinkevicius
,
E.
Rudberg
,
T. A.
Ruden
,
K.
Ruud
,
P.
Salek
,
A.
Sanchez de Maeras
,
T.
Saue
,
S. P. A.
Sauer
,
B.
Schimmelpfennig
,
K. O.
Sylvester-Hvid
,
P. R.
Taylor
,
O.
Vahtras
, and
D. J.
Wilson
, DALTON, a molecular electronic structure program, release 2.0, see http://www.kjemi.uio.no/software/dalton/dalton.html,
2005
.
75.
P.
Herbine
,
T. A.
Hu
, and
T. R.
Dyke
,
J. Chem. Phys.
93
,
5485
(
1990
).
76.
C. E.
Dykstra
and
L.
Andrews
,
J. Chem. Phys.
92
,
6043
(
1990
).
77.
S. F.
Boys
and
F.
Bernardi
,
Mol. Phys.
19
,
553
(
1970
).
78.
D. P.
Schofield
and
H. G.
Kjaergaard
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
5
,
3100
(
2003
).
79.
A.
Osted
,
J.
Kongsted
, and
O.
Christiansen
,
J. Phys. Chem. A
109
,
1430
(
2005
).
80.
O.
Christiansen
,
H.
Koch
,
A.
Halkier
,
P.
Jørgensen
,
T.
Helgaker
, and
A.
Sanchez de Meras
,
J. Chem. Phys.
105
,
6921
(
1996
).
81.
See EPAPS Document No. E-JCPSA6-127-304746 for the experimental and CCSD(T)/AVXZ (X=D5) calculated geometries of the monomers, calculated vertical excitation energies represented in Figs. 2 and 3 in the paper and a figure of the electronic transitions in water, ammonia, and the complex. This document can be reached through a direct link in the online article’s HTML reference section or via the EPAPS homepage (http://www.aip.org/pubservs/epaps.html).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.