Article (Périodiques scientifiques)
Tailoring van der Waals dispersion interactions with external electric charges
Kleshchonok, Andrii; TKATCHENKO, Alexandre
2018In Nature Communications, 9, p. 3017
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Résumé :
[en] van der Waals (vdW) dispersion interactions strongly impact the properties of molecules and materials. Often, the description of vdW interactions should account for the coupling with pervasive electric fields, stemming from membranes, ionic channels, liquids, or nearby charged functional groups. However, this quantum-mechanical effect has been omitted in atomistic simulations, even in widely employed electronic-structure methods. Here, we develop a model and study the effects of an external charge on long-range vdW correlations. We show that a positive external charge stabilizes dispersion interactions, whereas a negative charge has an opposite effect. Our analytical results are benchmarked on a series of (bio)molecular dimers and supported by calculations with high-level correlated quantum-chemical methods, which estimate the induced dispersion to reach up to 35% of intermolecular binding energy (4 kT for amino-acid dimers at room temperature). Our analysis bridges electrostatic and electrodynamic descriptions of intermolecular interactions and may have implications for non-covalent reactions, exfoliation, dissolution, and permeation through biological membranes.
Disciplines :
Physique, chimie, mathématiques & sciences de la terre: Multidisciplinaire, généralités & autres
Auteur, co-auteur :
Kleshchonok, Andrii
TKATCHENKO, Alexandre ;  University of Luxembourg > Faculty of Science, Technology and Communication (FSTC) > Physics and Materials Science Research Unit
Co-auteurs externes :
yes
Langue du document :
Anglais
Titre :
Tailoring van der Waals dispersion interactions with external electric charges
Date de publication/diffusion :
15 février 2018
Titre du périodique :
Nature Communications
eISSN :
2041-1723
Maison d'édition :
Nature Publishing Group, London, Royaume-Uni
Volume/Tome :
9
Pagination :
3017
Peer reviewed :
Peer reviewed vérifié par ORBi
Focus Area :
Physics and Materials Science
Computational Sciences
Disponible sur ORBilu :
depuis le 11 novembre 2018

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