Evaluation of Ar tagging toward the vibrational spectra and zero point energy of X−HOH, X−DOH, and X−HOD, for X = F, Cl, Br

文献情報

出版日 2021-03-26
DOI 10.1039/D0CP06339H
インパクトファクター 3.676
著者

Kaito Takahashi


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要旨

In this study, we theoretically evaluated the effect of argon tagging toward the binding energy and vibrational spectra of water halide anion complexes Ar.X−HOH, Ar.X−HOD, and Ar.X−DOH (X = F, Cl, Br). The ionic hydrogen bond (IHB) OH stretching mode was calculated to have a strong peak in the vibrational spectra, and coupling to intermolecular modes as well as bending modes was observed as combination bands and Fermi resonances. We found that the argon tagging affected the IHB OH stretching peak position in Ar.F−H2O, but not in Ar.Cl−H2O and Ar.Br−H2O. Furthermore, D-binding is favored for Cl and Br based on zero point energies, but for F our calculated zero point energies did not show a preference between H- and D-binding. We show that the competition of the energy lowering in the zero point energy of the anharmonic IHB OH (OD) stretching mode versus the intermolecular out-of-plane IHB OH (OD) wagging mode is important for determining the preference between H- and D-binding for these monohydrated halide clusters. We also found that for X−HOD the HOD bending fundamental peak is blue shifted compared to bare HOD, but is redshifted for F−DOH.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

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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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