The charge stabilization method has often been used before for obtaining energies of temporary anions. Herein, we combine this method for the first time with conceptual density functional theory (DFT) and quantum theory of atoms in molecules by extending it to the study of nuclear Fukui functions, atom-condensed electronic Fukui functions, and bond critical points. This is applied to temporary anions of ethene and chlorinated ethene compounds, which are known to undergo dissociative electron attachment (DEA). It appears that the method is able to detect multiple valence resonance states in the same molecule, namely, a Π and a Σ state. The obtained nuclear and atom-condensed electronic Fukui functions are interpreted as nuclear forces and electron distributions, respectively, and show clear differences between the Π and Σ states. This enables a more profound characterization and understanding of how the DEA process proceeds. The conclusions are in line with findings from earlier publications, proving that the combination of conceptual DFT with the charge stabilization method yields reasonable results at rather low computational cost.
REFERENCES
1.
J.
Simons
, J. Phys. Chem. A
112
(29
), 6401
(2008
).2.
I. I.
Fabrikant
, S.
Eden
, N. J.
Mason
, and J.
Fedor
, Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics
(Academic Press
, 2017
), Vol. 66, pp. 545
–657
.3.
R. G.
Parr
and R. G.
Pearson
, J. Am. Chem. Soc.
105
(26
), 7512
(1983
).4.
R. S.
Mulliken
, J. Chem. Phys.
2
(11
), 782
(1934
).5.
V.
Vuitton
, P.
Lavvas
, R. V.
Yelle
, M.
Galand
, A.
Wellbrock
, G. R.
Lewis
, A. J.
Coates
, and J.-E.
Wahlund
, Planet. Space Sci.
57
(13
), 1558
(2009
), part of Special Issue: Surfaces and Atmospheres of the Outer Planets, Their Satellites and Ring Systems: Part V.6.
E.
Stoffels
, W. W.
Stoffels
, and G. M. W.
Kroesen
, Plasma Sources Sci. Technol.
10
(2
), 311
(2001
).7.
R. M.
Mills
, Combust. Flame
12
(6
), 513
(1968
).8.
F.
Bisetti
and M.
El Morsli
, Combust. Theory Modell.
18
(1
), 148
(2014
).9.
B.
Boudaïıffa
, P.
Cloutier
, D.
Hunting
, M. A.
Huels
, and L.
Sanche
, Science
287
(5458
), 1658
(2000
).10.
C.
Cárdenas
, P.
Ayers
, F.
De Proft
, D. J.
Tozer
, and P.
Geerlings
, Phys. Chem. Chem. Phys.
13
, 2285
(2011
).11.
R. G.
Parr
and W.
Yang
, Density-Functional Theory of Atoms and Molecules
(Oxford University Press; Clarendon Press
, 1989
).12.
R. G.
Parr
and W.
Yang
, Annu. Rev. Phys. Chem.
46
(1
), 701
(1995
).13.
P.
Geerlings
, F.
De Proft
, and W.
Langenaeker
, Chem. Rev.
103
(5
), 1793
(2003
).14.
R. G.
Parr
and W.
Yang
, J. Am. Chem. Soc.
106
(14
), 4049
(1984
).15.
W.
Yang
and W. J.
Mortier
, J. Am. Chem. Soc.
108
(19
), 5708
(1986
).16.
M. H.
Cohen
, M. V.
Ganduglia-Pirovano
, and J.
Kudrnovský
, J. Chem. Phys.
101
(10
), 8988
(1994
).17.
P. J.
Bruna
, S. D.
Peyerimhoff
, and R. J.
Buenker
, Chem. Phys. Lett.
39
(2
), 211
(1976
).18.
N.
Moiseyev
, Non-Hermitian Quantum Mechanics
(Cambridge University Press
, 2011
).19.
J.
Aguilar
and J. M.
Combes
, Commun. Math. Phys.
22
(4
), 269
(1971
).20.
E.
Balslev
and J. M.
Combes
, Commun. Math. Phys.
22
(4
), 280
(1971
).21.
G.
Jolicard
and E. J.
Austin
, Chem. Phys. Lett.
121
(1-2
), 106
(1985
).22.
G.
Jolicard
and E. J.
Austin
, Chem. Phys.
103
(2-3
), 295
(1986
).23.
U. V.
Riss
and H.-D.
Meyer
, J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
26
(23
), 4503
(1993
).24.
T.-C.
Jagau
, K. B.
Bravaya
, and A. I.
Krylov
, Annu. Rev. Phys. Chem.
68
(1
), 525
(2017
).25.
T.-C.
Jagau
, Chem. Commun.
58
, 5205
(2022
).26.
W.
Domcke
, Phys. Rep.
208
(2
), 97
(1991
).27.
J. D.
Gorfinkiel
, M. T.
do
, N.
Varella
, and R.
Čurík
, Methods for Low-Energy Electron-Molecule Scattering
(Jenny Stanford Publishing
, 2019
), pp. 121
–170
.28.
A. T. B.
Gilbert
, N. A.
Besley
, and P. M. W.
Gill
, J. Phys. Chem. A
112
(50
), 13164
(2008
).29.
M.
Guerra
, Chem. Phys. Lett.
167
(4
), 315
(1990
).30.
D. J.
Tozer
and F.
De Proft
, J. Chem. Phys.
127
(3
), 034108
(2007
).31.
N.
Sablon
, F.
De Proft
, P.
Geerlings
, and D. J.
Tozer
, Phys. Chem. Chem. Phys.
9
, 5880
(2007
).32.
H. S.
Taylor
, Models, Interpretations, and Calculations Concerning Resonant Electron Scattering Processes in Atoms and Molecules
(John Wiley & Sons
, 1970
), pp. 91
–147
.33.
A. U.
Hazi
and H. S.
Taylor
, Phys. Rev. A
1
, 1109
(1970
).34.
J.
Simons
, J. Chem. Phys.
75
(5
), 2465
(1981
).35.
J. G.
Lauderdale
and D. G.
Truhlar
, J. Chem. Phys.
84
(1
), 192
(1986
).36.
A.
Macías
and A.
Riera
, Chem. Phys. Lett.
139
(3-4
), 300
(1987
).37.
A.
Macías
and A.
Riera
, J. Chem. Phys.
96
(4
), 2877
(1992
).38.
B.
Nestmann
and S. D.
Peyerimhoff
, J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
18
(4
), 615
(1985
).39.
S.
Feuerbacher
, T.
Sommerfeld
, and L. S.
Cederbaum
, J. Chem. Phys.
121
(14
), 6628
(2004
).40.
T.
Sommerfeld
and M.
Ehara
, J. Chem. Phys.
142
(3
), 034105
(2015
).41.
J.
Simons
, J. Phys. Chem. A
125
(35
), 7735
(2021
).42.
A.
Whitehead
, R.
Barrios
, and J.
Simons
, J. Chem. Phys.
116
(7
), 2848
(2002
).43.
P.
Sangwan
and Vikas
, Theor. Chem. Acc.
134
(8
), 99
(2015
).44.
P.
Sangwan
and Vikas
, J. Chem. Phys.
144
(4
), 044305
(2016
).45.
Vikas
, P.
Sangwan
, and R.
Kaur
, Phys. Chem. Chem. Phys.
19
, 11571
(2017
).46.
J.
Horáček
, P.
Mach
, and J.
Urban
, Phys. Rev. A
82
, 032713
(2010
).47.
E.
Arthur-Baidoo
, K.
Falkiewicz
, L.
Chomicz-Mańka
, A.
Czaja
, S.
Demkowicz
, K.
Biernacki
, W.
Kozak
, J.
Rak
, and S.
Denifl
, Int. J. Mol. Sci.
22
(5
), 2344
(2021
).48.
J.
Horáček
, I.
Paidarová
, and R.
Čurík
, J. Chem. Phys.
143
(18
), 184102
(2015
).49.
P. D.
Burrow
, A.
Modelli
, N. S.
Chiu
, and K. D.
Jordan
, Chem. Phys. Lett.
82
(2
), 270
(1981
).50.
R.
Kaufel
, E.
Illenberger
, and H.
Baumgärtel
, Chem. Phys. Lett.
106
(4
), 342
(1984
).51.
M.
Heni
, G.
Kwiatkowski
, and E.
Illenberger
, Ber. Bunsenges. Phys. Chem.
88
(7
), 670
(1984
).52.
M. J. G.
Peach
, F.
De Proft
, and D. J.
Tozer
, J. Phys. Chem. Lett.
1
(19
), 2826
(2010
).53.
Z.
Benda
and T.-C.
Jagau
, J. Chem. Theory Comput.
14
(8
), 4216
(2018
).54.
E.
Epifanovsky
, A. T. B.
Gilbert
, X.
Feng
, J.
Lee
, Y.
Mao
, N.
Mardirossian
, P.
Pokhilko
, A. F.
White
, M. P.
Coons
, A. L.
Dempwolff
, Z.
Gan
, D.
Hait
, P. R.
Horn
, L. D.
Jacobson
, I.
Kaliman
, J.
Kussmann
, A. W.
Lange
, K. U.
Lao
, D. S.
Levine
, J.
Liu
, S. C.
McKenzie
, A. F.
Morrison
, K. D.
Nanda
, F.
Plasser
, D. R.
Rehn
, M. L.
Vidal
, Z.-Q.
You
, Y.
Zhu
, B.
Alam
, B. J.
Albrecht
, A.
Aldossary
, E.
Alguire
, J. H.
Andersen
, V.
Athavale
, D.
Barton
, K.
Begam
, A.
Behn
, N.
Bellonzi
, Y. A.
Bernard
, E. J.
Berquist
, H. G. A.
Burton
, A.
Carreras
, K.
Carter-Fenk
, R.
Chakraborty
, A. D.
Chien
, K. D.
Closser
, V.
Cofer-Shabica
, S.
Dasgupta
, M.
de Wergifosse
, J.
Deng
, M.
Diedenhofen
, H.
Do
, S.
Ehlert
, P.-T.
Fang
, S.
Fatehi
, Q.
Feng
, T.
Friedhoff
, J.
Gayvert
, Q.
Ge
, G.
Gidofalvi
, M.
Goldey
, J.
Gomes
, C. E.
González-Espinoza
, S.
Gulania
, A. O.
Gunina
, M. W. D.
Hanson-Heine
, P. H. P.
Harbach
, A.
Hauser
, M. F.
Herbst
, M.
Hernández Vera
, M.
Hodecker
, Z. C.
Holden
, S.
Houck
, X.
Huang
, K.
Hui
, B. C.
Huynh
, M.
Ivanov
, Á.
Jász
, H.
Ji
, H.
Jiang
, B.
Kaduk
, S.
Kähler
, K.
Khistyaev
, J.
Kim
, G.
Kis
, P.
Klunzinger
, Z.
Koczor-Benda
, J. H.
Koh
, D.
Kosenkov
, L.
Koulias
, T.
Kowalczyk
, C. M.
Krauter
, K.
Kue
, A.
Kunitsa
, T.
Kus
, I.
Ladjánszki
, A.
Landau
, K. V.
Lawler
, D.
Lefrancois
, S.
Lehtola
, R. R.
Li
, Y.-P.
Li
, J.
Liang
, M.
Liebenthal
, H.-H.
Lin
, Y.-S.
Lin
, F.
Liu
, K.-Y.
Liu
, M.
Loipersberger
, A.
Luenser
, A.
Manjanath
, P.
Manohar
, E.
Mansoor
, S. F.
Manzer
, S.-P.
Mao
, A. V.
Marenich
, T.
Markovich
, S.
Mason
, S. A.
Maurer
, P. F.
McLaughlin
, M. F. S. J.
Menger
, J.-M.
Mewes
, S. A.
Mewes
, P.
Morgante
, J. W.
Mullinax
, K. J.
Oosterbaan
, G.
Paran
, A. C.
Paul
, S. K.
Paul
, F.
Pavošević
, Z.
Pei
, S.
Prager
, E. I.
Proynov
, Á.
Rák
, E.
Ramos-Cordoba
, B.
Rana
, A. E.
Rask
, A.
Rettig
, R. M.
Richard
, F.
Rob
, E.
Rossomme
, T.
Scheele
, M.
Scheurer
, M.
Schneider
, N.
Sergueev
, S. M.
Sharada
, W.
Skomorowski
, D. W.
Small
, C. J.
Stein
, Y.-C.
Su
, E. J.
Sundstrom
, Z.
Tao
, J.
Thirman
, G. J.
Tornai
, T.
Tsuchimochi
, N. M.
Tubman
, S. P.
Veccham
, O.
Vydrov
, J.
Wenzel
, J.
Witte
, A.
Yamada
, K.
Yao
, S.
Yeganeh
, S. R.
Yost
, A.
Zech
, I. Y.
Zhang
, X.
Zhang
, Y.
Zhang
, D.
Zuev
, A.
Aspuru-Guzik
, A. T.
Bell
, N. A.
Besley
, K. B.
Bravaya
, B. R.
Brooks
, D.
Casanova
, J.-D.
Chai
, S.
Coriani
, C. J.
Cramer
, G.
Cserey
, A. E.
DePrince
, R. A.
DiStasio
, A.
Dreuw
, B. D.
Dunietz
, T. R.
Furlani
, W. A.
Goddard
, S.
Hammes-Schiffer
, T.
Head-Gordon
, W. J.
Hehre
, C.-P.
Hsu
, T.-C.
Jagau
, Y.
Jung
, A.
Klamt
, J.
Kong
, D. S.
Lambrecht
, W.
Liang
, N. J.
Mayhall
, C. W.
McCurdy
, J. B.
Neaton
, C.
Ochsenfeld
, J. A.
Parkhill
, R.
Peverati
, V. A.
Rassolov
, Y.
Shao
, L. V.
Slipchenko
, T.
Stauch
, R. P.
Steele
, J. E.
Subotnik
, A. J. W.
Thom
, A.
Tkatchenko
, D. G.
Truhlar
, T.
Van Voorhis
, T. A.
Wesolowski
, K. B.
Whaley
, H. L.
Woodcock
, P. M.
Zimmerman
, S.
Faraji
, P. M. W.
Gill
, M.
Head-Gordon
, J. M.
Herbert
, and A. I.
Krylov
, J. Chem. Phys.
155
(8
), 084801
(2021
).55.
M. J.
Frisch
, G. W.
Trucks
, H. B.
Schlegel
, G. E.
Scuseria
, M. A.
Robb
, J. R.
Cheeseman
, G.
Scalmani
, V.
Barone
, G. A.
Petersson
, H.
Nakatsuji
, X.
Li
, M.
Caricato
, A. V.
Marenich
, J.
Bloino
, B. G.
Janesko
, R.
Gomperts
, B.
Mennucci
, H. P.
Hratchian
, J. V.
Ortiz
, A. F.
Izmaylov
, J. L.
Sonnenberg
, D.
Williams-Young
, F.
Ding
, F.
Lipparini
, F.
Egidi
, J.
Goings
, B.
Peng
, A.
Petrone
, T.
Henderson
, D.
Ranasinghe
, V. G.
Zakrzewski
, J.
Gao
, N.
Rega
, G.
Zheng
, W.
Liang
, M.
Hada
, M.
Ehara
, K.
Toyota
, R.
Fukuda
, J.
Hasegawa
, M.
Ishida
, T.
Nakajima
, Y.
Honda
, O.
Kitao
, H.
Nakai
, T.
Vreven
, K.
Throssell
, J. A.
Montgomery
, Jr., J. E.
Peralta
, F.
Ogliaro
, M. J.
Bearpark
, J. J.
Heyd
, E. N.
Brothers
, K. N.
Kudin
, V. N.
Staroverov
, T. A.
Keith
, R.
Kobayashi
, J.
Normand
, K.
Raghavachari
, A. P.
Rendell
, J. C.
Burant
, S. S.
Iyengar
, J.
Tomasi
, M.
Cossi
, J. M.
Millam
, M.
Klene
, C.
Adamo
, R.
Cammi
, J. W.
Ochterski
, R. L.
Martin
, K.
Morokuma
, O.
Farkas
, J. B.
Foresman
, and D. J.
Fox
, gaussian 16, Revision A.03, Gaussian, Inc.
, Wallingford, CT
, 2016
.56.
A. F.
White
, M.
Head-Gordon
, and C. W.
McCurdy
, J. Chem. Phys.
146
(4
), 044112
(2017
).57.
R. F. W.
Bader
, Atoms in Molecules: A Quantum Theory
, The International Series of Monographs on Chemistry Vol. 22 (Clarendon Press
, Oxford
, 1990
).58.
R. F. W.
Bader
, Acc. Chem. Res.
18
(1
), 9
(1985
).59.
R. F. W.
Bader
, T. S.
Slee
, D.
Cremer
, and E.
Kraka
, J. Am. Chem. Soc.
105
(15
), 5061
(1983
).60.
61.
K.
Fukui
, T.
Yonezawa
, and H.
Shingu
, J. Chem. Phys.
20
(4
), 722
(1952
).62.
N.
Mardirossian
and M.
Head-Gordon
, J. Chem. Phys.
144
(21
), 214110
(2016
).63.
T. H.
Dunning
, J. Chem. Phys.
90
(2
), 1007
(1989
).64.
D. E.
Woon
and T. H.
Dunning
, J. Chem. Phys.
98
(2
), 1358
(1993
).65.
R. A.
Kendall
, T. H.
Dunning
, and R. J.
Harrison
, J. Chem. Phys.
96
(9
), 6796
(1992
).66.
T. A.
Keith
, AIMAll (Version 19.10.12), TK Gristmill Software, Overland Park, KS, USA
, 2019
, aim.tkgristmill.com.67.
S.
Feuerbacher
, T.
Sommerfeld
, and L. S.
Cederbaum
, J. Chem. Phys.
120
(7
), 3201
(2004
).68.
Z.
Benda
and T.-C.
Jagau
, J. Phys. Chem. Lett.
9
(24
), 6978
(2018
).69.
P.
Nag
, M.
Tarana
, and J.
Fedor
, Phys. Rev. A
103
, 032830
(2021
).70.
J.-D.
Chai
and M.
Head-Gordon
, J. Chem. Phys.
128
(8
), 084106
(2008
).71.
J.-D.
Chai
and M.
Head-Gordon
, Phys. Chem. Chem. Phys.
10
, 6615
(2008
).72.
O. H.
Crawford
, Proc. Phys. Soc.
91
(2
), 279
(1967
).73.
J. A.
Gyamfi
and T.-C.
Jagau
, J. Phys. Chem. Lett.
13
(36
), 8477
(2022
).74.
J. A.
Gyamfi
, private communication (2022).75.
J. A.
Gámez
, L.
Serrano-Andrés
, and M.
Yáñez
, Phys. Chem. Chem. Phys.
12
, 1042
(2010
).76.
B.
Nestmann
and S. D.
Peyerimhoff
, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.
18
(21
), 4309
(1985
).© 2022 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2022
Author(s)
You do not currently have access to this content.
