Revisiting OPLS Force Field Parameters for Ionic Liquid Simulations

化学 OPL公司 分子动力学 力场(虚构) 离子液体 计算化学 汽化焓 物理化学 氢键 热力学 化学物理 分子 有机化学 水模型 物理 人工智能 计算机科学 催化作用
作者
Brian Doherty,Xiang Zhong,Symon Gathiaka,Bin Li,Orlando Acevedo
出处
期刊:Journal of Chemical Theory and Computation [American Chemical Society]
卷期号:13 (12): 6131-6145 被引量:373
标识
DOI:10.1021/acs.jctc.7b00520
摘要

Our OPLS-2009IL force field parameters (J. Chem. Theory Comput. 2009, 5, 1038-1050) were originally developed and tested on 68 unique ionic liquids featuring the 1-alkyl-3-methylimidazolium [RMIM], N-alkylpyridinium [RPyr], and choline cations. Experimental validation was limited to densities and a few, largely conflicting, heat of vaporization (ΔHvap) values reported in the literature at the time. Owing to the use of Monte Carlo as our sampling technique, it was also not possible to investigate the reproduction of dynamics. The [RMIM] OPLS-2009IL parameters have been revisited in this work and adapted for use in molecular dynamics (MD) simulations. In addition, new OPLS-AA parameters have been developed for multiple anions, i.e., AlCl4-, BF4-, Br-, Cl-, NO3-, PF6-, acetate, benzoate bis(pentafluoroethylsulfonyl)amide, bis(trifluoroethylsulfonyl)amide, dicyanamide, formate, methylsulfate, perchlorate, propanoate, thiocyanate, tricyanomethanide, and trifluoromethanesulfonate. The computed solvent densities, heats of vaporization, viscosities, diffusion coefficients, heat capacities, surface tensions, and other relevant solvent data compared favorably with experiment. A charge scaling of ±0.8 e was also investigated as a means to mimic polarization and charge transfer effects. The 0.8-scaling led to significant improvements for ΔHvap, surface tension, and self-diffusivity; however, a concern when scaling charges is the potential degradation of local intermolecular interactions at short ranges. Radial distribution functions (RDFs) were used to examine cation-anion interactions when employing 0.8*OPLS-2009IL and the scaled force field accurately reproduced RDFs from ab initio MD simulations.
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