Site-specific electronic structure of imidazole and imidazolium in aqueous solutions

文献情報

出版日 2018-03-06
DOI 10.1039/C7CP07885D
インパクトファクター 3.676
著者

F. Meyer, M. Blum, Y. L. Jeyachandran, R. G. Wilks, W. Yang, M. Bär, F. Reinert, M. Zharnikov


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要旨

The occupied and unoccupied electronic structure of imidazole (C3N2H4) and imidazolium (C3N2H5+) in aqueous solutions is studied by X-ray emission spectroscopy (XES) and resonant inelastic soft X-ray scattering (RIXS). Both systems show distinct RIXS fingerprints with strong resonant effects. A comparison with calculated X-ray emission spectra of isolated imidazole and imidazolium suggests only a small influence of hydrogen bonding in the aqueous solution on the electronic structure of imidazole and imidazolium, and allows the attribution of specific spectral features to the non-equivalent nitrogen and carbon atoms in the molecules. In the case of nitrogen, this can also be achieved by site-selective resonant excitation. Furthermore, we find spectator shifts and symmetry selectivity in the RIXS spectra, as well as indications for rapid proton dynamics on the femtosecond timescale of the RIXS process, and derive the HOMO–LUMO gaps for the two molecules in aqueous solution.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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