The fragmentation of doubly charged gas-phase methionine (HO2CCH(NH2)CH2CH2SCH3) is systematically studied using the self-consistent charge density functional tight-binding molecular dynamics (MD) simulation method. We applied graph theory to analyze the large number of the calculated MD trajectories, which appears to be a highly effective and convenient means of extracting versatile information from the large data. The present theoretical results strongly concur with the earlier studied experimental ones. Essentially, the dication dissociates into acidic group CO2H and basic group C4NSH10. The former may carry a single or no charge and stays intact in most cases, whereas the latter may hold either a single or a double charge and tends to dissociate into smaller fragments. The decay of the basic group is observed to follow the Arrhenius law. The dissociation pathways to CO2H and C4NSH10 and subsequent fragmentations are also supported by ab initio calculations.

1.
P.
López-Tarifa
,
M.-A.
Hervé du Penhoat
,
R.
Vuilleumier
,
M.-P.
Gaigeot
,
I.
Tavernelli
,
A.
Le Padellec
,
J.-P.
Champeaux
,
M.
Alcamí
,
P.
Moretto-Capelle
,
F.
Martín
, and
M.-F.
Politis
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
023202
(
2011
).
2.
M. H.
Holzscheiter
,
N.
Bassler
,
M.
Dosanjh
,
B. S.
Srensen
, and
J.
Overgaard
,
Radiother. Oncol.
105
,
1
(
2012
).
3.
Z.
Peeters
,
O.
Botta
,
S. B.
Charnley
,
R.
Ruiterkamp
, and
P.
Ehrenfreund
,
Astrophys. J., Lett.
593
,
L129
(
2003
).
4.
M.
Elstner
,
D.
Porezag
,
G.
Jungnickel
,
J.
Elsner
,
M.
Haugk
,
T.
Frauenheim
,
S.
Suhai
, and
G.
Seifert
,
Phys. Rev. B
58
,
7260
(
1998
).
5.
D. T.
Ha
,
Y.
Wang
,
M.
Alcamí
,
E.
Itälä
,
K.
Kooser
,
S.
Urpelainen
,
M. A.
Huels
,
E.
Kukk
, and
F.
Martín
,
J. Phys. Chem. A
118
,
1374
(
2014
).
6.
O.
Plekan
,
V.
Feyer
,
R.
Richter
,
M.
Coreno
,
M.
De Simone
, and
K. C.
Prince
,
Chem. Phys.
334
,
53
(
2007
).
7.
F. M.
Lagerwerf
,
M.
van de Weert
,
W.
Heerma
, and
J.
Haverkamp
,
Rapid Commun. Mass Spectrom.
10
,
1905
(
1996
).
8.
C. J.
Danby
and
J.-D.
Eland
,
Int. J. Mass Spectrom. Ion Phys.
8
,
153
(
1972
).
9.
E.
Kukk
,
R.
Sankari
,
M.
Huttula
,
A.
Sankari
,
H.
Aksela
, and
S.
Aksela
,
J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
155
,
141
(
2007
), scattering, Coincidence and Absorption Studies of Molecules – SCASM.
10.
N.
Niitsu
,
M.
Kikuchi
,
H.
Ikeda
,
K.
Yamazaki
,
M.
Kanno
,
H.
Kono
,
K.
Mitsuke
,
M.
Toda
, and
K.
Nakai
,
J. Chem. Phys.
136
,
164304
(
2012
).
11.
K.
Yamazaki
,
T.
Nakamura
,
N.
Niitsu
,
M.
Kanno
,
K.
Ueda
, and
H.
Kono
,
J.Chem. Phys.
141
,
121105
(
2014
).
12.
E.
Kukk
,
D. T.
Ha
,
Y.
Wang
,
D. G.
Piekarski
,
S.
Diaz-Tendero
,
K.
Kooser
,
E.
Itälä
,
H.
Levola
,
M.
Alcamí
,
E.
Rachlew
, and
F.
Martín
,
Phys. Rev. A
91
,
043417
(
2015
).
13.
K.
Balasubramanian
,
Chem. Phys. Lett.
232
,
415
(
1995
).
14.
F.
Pietrucci
and
W.
Andreoni
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
085504
(
2011
).
15.
B.
Aradi
,
B.
Hourahine
, and
T.
Frauenheim
,
J. Phys. Chem. A
111
,
5678
(
2007
).
16.
T.
Niehaus
,
M.
Elstner
,
T.
Frauenheim
, and
S.
Suhai
,
J. Mol. Struct.: THEOCHEM
541
,
185
(
2001
).
17.
M. J.
Frisch
,
G. W.
Trucks
,
H. B.
Schlegel
,
G. E.
Scuseria
,
M. A.
Robb
,
J. R.
Cheeseman
,
G.
Scalmani
,
V.
Barone
,
B.
Mennucci
,
G. A.
Petersson
,
H.
Nakatsuji
,
M.
Caricato
,
X.
Li
,
H. P.
Hratchian
,
A. F.
Izmaylov
,
J.
Bloino
,
G.
Zheng
,
J. L.
Sonnenberg
,
M.
Hada
,
M.
Ehara
,
K.
Toyota
,
R.
Fukuda
,
J.
Hasegawa
,
M.
Ishida
,
T.
Nakajima
,
Y.
Honda
,
O.
Kitao
,
H.
Nakai
,
T.
Vreven
,
J. A.
Montgomery
, Jr.
,
J. E.
Peralta
,
F.
Ogliaro
,
M.
Bearpark
,
J. J.
Heyd
,
E.
Brothers
,
K. N.
Kudin
,
V. N.
Staroverov
,
R.
Kobayashi
,
J.
Normand
,
K.
Raghavachari
,
A.
Rendell
,
J. C.
Burant
,
S. S.
Iyengar
,
J.
Tomasi
,
M.
Cossi
,
N.
Rega
,
J. M.
Millam
,
M.
Klene
,
J. E.
Knox
,
J. B.
Cross
,
V.
Bakken
,
C.
Adamo
,
J.
Jaramillo
,
R.
Gomperts
,
R. E.
Stratmann
,
O.
Yazyev
,
A. J.
Austin
,
R.
Cammi
,
C.
Pomelli
,
J. W.
Ochterski
,
R. L.
Martin
,
K.
Morokuma
,
V. G.
Zakrzewski
,
G. A.
Voth
,
P.
Salvador
,
J. J.
Dannenberg
,
S.
Dapprich
,
A. D.
Daniels
,
Ö.
Farkas
,
J. B.
Foresman
,
J. V.
Ortiz
,
J.
Cioslowski
, and
D. J.
Fox
, Gaussian 09 Revision D.01, 2009.
18.
D. B.
Johnson
,
SIAM J. Comput.
4
,
77
(
1975
).
19.
A. A.
Hagberg
,
D. A.
Schult
, and
P. J.
Swart
, in
Proceedings of the 7th Python in Science Conference (SciPy2008)
(
Pasadena
,
CA, USA
,
2008
), pp.
11
15
.
20.
E. R.
Gansner
and
S. C.
North
,
Software: Pract. Exper.
30
,
1203
(
2000
).
21.
G.
Adrià
,
S.
Sílvia
,
R.-S.
Luis
,
B.
Juan
, and
S.
Mariona
,
J. Chem. Theory Comput.
3
,
2210
(
2007
).
22.
M.
Capron
,
S.
Díaz-Tendero
,
S.
Maclot
,
A.
Domaracka
,
E.
Lattouf
,
A.
awicki
,
R.
Maisonny
,
J.-Y.
Chesnel
,
A.
Méry
,
J.-C.
Poully
,
J.
Rangama
,
L.
Adoui
,
F.
Martín
,
M.
Alcamí
,
P.
Rousseau
, and
B. A.
Huber
,
Chem. - A Eur. J.
18
,
9321
(
2012
).
23.
P. D.
Schnier
,
W. D.
Price
,
E. F.
Strittmatter
, and
E. R.
Williams
,
J. Am. Soc. Mass Spectrom.
8
,
771
(
1997
).
24.
A. J.
Cohen
,
P.
Mori-Sánchez
, and
W.
Yang
,
Science
321
,
792
(
2008
).
25.
A. J.
Cohen
,
P.
Mori-Snchez
, and
W.
Yang
,
Chem. Rev.
112
,
289
(
2012
).
26.
P.
Mori-Sánchez
,
A. J.
Cohen
, and
W.
Yang
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
146401
(
2008
).
27.
H.
van Aggelen
,
Y.
Yang
, and
W.
Yang
,
Phys. Rev. A
88
,
030501
(
2013
).
28.
R.
Scholz
,
R.
Luschtinetz
,
G.
Seifert
,
T.
Jgeler-Hoheisel
,
C.
Krner
,
K.
Leo
, and
M.
Rapacioli
,
J. Phys.: Condens. Matter
25
,
473201
(
2013
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.