This book includes diverse research efforts spanning the frontiers of hydrogen bonding as revealed through state-of-the-art spectroscopic and computational methods. Theoretical models of vibrational landscapes in hydrogen-bonded systems, as well as kindred studies designed to interpret intricate spectral features in gaseous complexes, liquids, crystals, ices, polymers, and nanocomposites, serve to elucidate the provenance of spectroscopic findings. Results of experimental and theoretical studies on multidimensional proton transfer are presented. Quantum-mechanical treatments of tunneling-mediated pathways in enzyme catalysis, and molecular-dynamics simulations of structure and dynamics in hydrogen-bonded systems, are the focus of presented chapters. The mechanisms of multiple proton-transfer pathways in hydrogen-bonded clusters are interrogated by combining modern spectroscopic tools with synergistic quantum-chemical analyses. Mechanistic investigations of deuterium kinetic isotope effects are unraveled by exploiting ab initio path integral methods and molecular-dynamics simulations. The key relationships that exist between fundamental vibrational frequencies and hydrogen-bond length/strength are explored quantitatively from novel statistical-function viewpoints. Analogous spectroscopic and semi-empirical computation techniques are deployed to examine substantially larger hydrogen-bonded systems, including those of critical importance to biochemical processes.

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