Ammoniated electron as a solvent stabilized multimer radical anion

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 110, Issue 11, 2006, Pages 3967-3976

  Shkrob, Ilya A ^a  

^a ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMMONIATED ELECTRONS; CAVITY ELECTRONS; KNIGHT SHIFTS; MULTIMER RADICAL ANIONS;

CARRIER CONCENTRATION; ELECTRONS; INFRARED SPECTROSCOPY; MATHEMATICAL MODELS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; PROBABILITY DENSITY FUNCTION;

AMMONIA;

EID: 33645695528     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp055500z     Document Type: Article

References (175)

1. The earliest observation of the ammoniated electron was by: Weyl, W. Poggendorffs. Ann. 1864, 121, 601.
2. The recognition of the light-absorbing species as the excess electron is due to: Kraus, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1908, 30, 653.
3. Thompson, J. C. Electrons in Liquid Ammonia; Clarendon Press: Oxford, U.K., 1976.
4. Symons, M. C. R. Chem. Soc. Rev. 1976, 5, 337.
5. Ogg, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1940, 68, 155;
6. J. Chem. Phys. 1946, 14, 114 and 295
7. Phys. Rev. 1946, 69, 243 and 668.
8. Jortner, J. J. Chem. Phys. 1959, 30, 839.
9. Kestner, N. R. In Electrons in Fluids; Jortner, J., Kestner, N. R., Eds.; Springer-Verlag: New York, 1973; p 1.
10. Weber, B. J. Phys. Chem. 1980, 84, 1070.
11. Abramczyk, H.; Kroh, J. J. Phys. Chem. 1991, 95, 5749.
12. O'Reilly, D. E. J. Chem. Phys. 1964, 41, 3736.
13. Land, R. H.; O'Reilly, D. E. J. Chem. Phys. 1967, 46, 4496.
14. Mukhomorov, V. K. Opt. Spectrosc. 1991, 71, 237 and 342 and 552;
15. Opt. Spectrosc. 1995, 79, 188.
16. Schnitker, J.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1986, 86, 3471.
17. Wallqvist, A.; Thirumalai, D.; Berne, B. J. J. Chem. Phys. 1986, 86, 6404.
18. Romero, C.; Jonah, C. D. J. Chem. Phys. 1988, 90, 1877.
19. Wallqvist, A.; Martyna, G.; Berne, B. J. J. Phys. Chem. 1988, 92, 1721.
20. Miura, S.; Hirata, F. J. Phys. Chem. 1994, 98, 9649.
21. Schnitker, J.; Rossky, P. J.; Kenney-Wallace, G. A. J. Chem. Phys. 1986, 85, 1986.
22. Rossky, P. J.; Schnitker, J. J. Phys. Chem. 1988, 92, 4277.
23. Schnitker, J.; Motakabbir, K.; Rossky, P. J.; Friesner, R. A. Phys. Rev. Lett. 1988, 60, 456.
24. Webster, F. J.; Schnitker, J.; Frierichs, M. S.; Friesner, R. A.; Rossky, P. J. Phys. Rev. Lett. 1991, 66, 3172.
25. Webster, F. J.; Rossky, P. J.; Friesner, R. A. Comput. Phys. Comm. 1991, 63, 494.
26. Motakabbir, K.; Schnitker, J.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2055.
27. Murphrey, T. H.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1993, 99, 515.
28. Schwartz, B. J.; Rossky, P. J. J. Chem. Phys. 1994, 101, 6917;
29. J. Phys. Chem. 1994, 98, 4489;
30. Phys. Rev. Lett. 1994, 72, 3282;
31. J. Chem. Phys. 1994, 101, 6902.
32. Rosenthal, S. J.; Schwartz, B. J.; Rossky, P. J. Chem. Phys. Lett. 1994, 229, 443.
33. Wong, K. F.; Rossky, P. J. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 2546.
34. Borgis, D.; Staib, A. Chem. Phys. Lett. 1994, 230, 405.
35. Staib, A.; Borgis, D. J. Chem. Phys. 1995, 1995, 2642.
36. Borgis, D.; Staib, A. J. Chim. Phys. 1996, 39, 1628;
37. J. Chem. Phys. 1996, 104, 4776;
38. J. Phys.: Condens. Matter 1996, 8, 9389.
39. Staib, A.; Borgis, D. J. Chem. Phys. 1996, 104, 9027.
40. Borgis, D.; Bratos, S. J. Mol. Struct. 1997, 1997, 537.
41. Nicolas, C.; Boutin, A.; Levy, B.; Borgis, D. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9689.
42. Sprik, M.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1985, 83, 5802.
43. Sprik, M.; Impey, R. W.; Klein, M. L. Phys. Rev. Lett. 1986, 56, 2326.
44. Sprik, M.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1989, 91, 5665;
45. J. Chem. Phys. 1988, 89, 1592.
46. Marchi, M.; Sprik, M.; Klein, M. L. J. Phys. Chem. 1990, 94, 431.
47. Rodriguez, J.; Skaf, M. S.; Laria, D. J. Chem. Phys. 2003, 119, 6044.
48. Barnett, R. N.; Landman, U.; Cleveland, C. L.; Kestner, N. R.; Jortner, J. J. Chem. Phys. 1988, 88, 6670;
49. J. Chem. Phys. Lett. 1988, 148, 249.
50. See also: Martyna, G. J.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1992, 96, 7662 for PIMC models of the ammonia cluster anions.
51. Stampli, P.; Bennemann, K. H. Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem. 1992, 96, 1220.
52. Makov, G.; Nitzan, A. J. Phys. Chem. 1994, 98, 3459.
53. Balabaev, N. K.; Lachno, V. D. Chem. Phys. Lett. 1995, 240, 585.
54. Chuev, G. N.; Fedorov, M. V. JETP 2003, 97, 566.
55. Fortes, A. D.; Brodholt, J. P.; Wood, I. G.; Vocadlo, L. J. Chem. Phys. 2003, 118, 5987.
56. Armbuster, M.; Haberland, H.; Schindler, H. G. Phys. Rev. Lett. 1981, 47, 323.
57. Haberland, H.; Schindler, H. G.; Worsnop, D. R. Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem. 1984, 88, 270
58. Haberland, H.; Langosch, H.; Schindler, H. G.; Worsnop, D. R. J. Phys. Chem. 1984, 88, 3903.
59. Steinbach, C.; Buck, U. J. Chem. Phys. 2005, 122, 134301.
60. Sarkas, H. W.; Arnold, S. T.; Eaton, J. G.; Lee, G. H.; Bowen, K. H. J. Chem. Phys. 2002, 116, 5731.
61. Kondow, T.; Nagata, T.; Kuchitsu, K. Z. Phys. D 1989, 12, 291.
62. Hart, E. J.; Anbar, M. The Hydrated Electron; Wiley-Interscience; New York, 1970.
63. Catterall, R.; Stodulski, L. P.; Symons, M. C. R. In Metal-Ammonia Solutions; Collogue Weyl II; Lagowski, J. J., Sienko, M. J., Eds.; Butterworth: London, 1969; pp 151.
64. The first measurement of Knight shifts for ammoniated electron is due to; McConnell, H. M.; Holm, C. H. J. Chem. Phys. 1957, 26, 1517.
65. Niibe, M.; Nakamura, Y. J. Phys. Chem. 1984, 88, 5608.
66. O'Reilly, D. E. J. Chem. Phys. 1964, 41, 3729.
67. Holton, D. E.; Edwards, P. P.; McFarlane, W.; Wood, B. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 2104.
68. Edwards, P. P. J. Phys. Chem. 1984, 88, 3772.
69. Catterall, R.; Stodulski, L. P.; Symons, M. C. R. J. Chem. Society A: 1968, 437.
70. See also: Metal-Ammonia Solutions; Collogue Weyl II; Lagowski, J. J., Sienko, M. J., Eds.; Butterworth: London, 1969; p 151.
71. Rao, K. V. S.; Symons, M. C. R. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 1972, 68, 2081.
72. Brooks, J. M.; Dewald, R. R. J. Phys. Chem. 1968, 72, 2655.
73. Mal'tsev, E. I.; Vannikov, A. V. High Energy Chem. 1971, 5, 337;
74. Mal'tsev, E. I.; Vannikov, A. V. High Energy Chem. 1974, 7, 338.
75. Shaede, E. A.; Dorfman, L. M.; Flynn, G. J.; Walker, D. C. Can. J. Chem. 1973, 51, 3905.
76. Gremmo, N.; Randles, J. E. B. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1 1974, 70, 1488.
77. Dodin, G.; Dubois, J. E. J. Phys. Chem. 1973, 77, 2483.
78. Catterall, R.; Edwards, P. P. Adv. Mol. Relaxation Interact. Processes 1978, 13, 123.
79. Grishina, A. D.; Vannikov, A. V.; Alpatova, N. M. Radiat. Phys. Chem. 1978, 11, 289.
80. Odintsov, B. M.; Belford, R. L.; Clarkson, R. B. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 116.
81. Lambert, C. J. Chem. Phys. 1968, 48, 2389.
82. Lambert, C. In Electrons in Fluids; Jortner, J., Kestner, N. R., Eds.; Springer-Verlag: New York, 1973; p 57.
83. Atkins, P. W.; Symons, M. C. R. The structure of inorganic radicals; Elsevier: London, 1967; Chapter II.5.a.
84. Pollak, V. L. J. Chem. Phys. 1961, 34, 864.
85. Levy, R. A. Phys. Rev. 1956, 102, 31.
86. O'Reilly, D. E. J. Chem. Phys. 1961, 15, 1856.
87. Hutchinson, C.; O'Reilly, D. E. J. Chem. Phys. 1961, 34, 1279.
88. O'Reilly, D. E. J. Chem. Phys. 1969, 50, 4743.
89. Catterall, R. In Metal-Ammonia Solutions; Collogue Weyl II; Lagowski, J. J., Sienko, M. J., Eds.; Butterworth: London, 1969; pp 105.
90. Catterall, R. Philos. Mag. B 1970, 22, 779.
91. Kaplan, J.; Kittel, C. J. Chem. Phys. 1953, 21, 1429.
92. Swift, T. J.; Marks, S. B.; Pinkowitz, R. A. In Metal-Ammonia Solutions; Collogue Weyl II; Lagowski, J. J., Sienko, M. J., Eds.; Butterworth: London, 1969; p 133.
93. Pinkowitz, R. A.; Swift, T. J. J. Chem. Phys. 1971, 54, 2858.
94. (a) Springett, B. E.; Jortner, J.; Cohen, M. H. J. Chem. Phys. 1968, 48, 2720.
95. Miyakawa, T.; Dexter, D. L. Phys. Rev. A 1970, 1, 513.
96. Cole, M. W. Rev. Mod. Phys. 1974, 46, 451.
97. Maris, H. J. J. Low. Temp. Phys. 2003, 132, 77.
98. (b) Grimes C. C.; Adams, G. Phys. Rev. B 1990, 41, 6366.
99. Pereverzev, S. V.; Parshin, A. Y. Physica B 1994, 197, 347;
100. Sov. Phys. JETP 1992, 74, 68.
101. Northby J. A.; Sanders, T. M. Phys. Rev. Lett. 1967, 18, 1184.
102. Smith, D. R.; Symons, M. C. R.; Wardman, P. J. Phys. Chem. 1979, 83, 1762.
103. Newton, M. D. J. Phys. Chem. 1975, 79, 2795.
104. Clark, T.; Illing, G. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 1013.
105. (a) Tauber, M. J.; Mathies, R. A. Chem. Phys. Lett. 2002, 354, 518;
106. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 10952.
107. (b) Tauber, M. J.; Mathies, R. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1394.
108. Mizuno, M.; Tahara, T. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 8823;
109. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 2411.
110. Mizuno, M.; Yamaguchi, S.; Tahara, T. In Femtochemistry and Femtobiology; Martin, M. M., Hynes, J. T., Eds.; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 2004; p 225.
111. For example: (a) Kim, K. S.; Park, I.; Lee, K.; Cho, K.; Lee, J. Y.; Kim, J.; Joannopoulos, J. D. Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 956.
112. Kim, K. S.; Lee, S.; Kim, J.; Lee, J. Y. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9329.
113. Lee H. M.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2002, 117, 706.
114. Lee, H. M.; Suh, S. B.; Kim, K. S. J. Chem. Phys. 2003, 118, 9981;
115. J. Chem. Phys. 2003, 119, 187.
116. (b) Khan, A. Chem. Phys. Lett. 2005, 401, 85;
117. J. Chem. Phys. 2003, 118, 1684;
118. J. Chem. Phys. 2003, 121, 280.
119. (a) DeBacker, M. G.; Rusch, P. F.; DeBettignies, B.; Lepoutre, G. In Electrons in Fluids; Jortner, J., Kestner, N. R., Eds.; Springer-Verlag: New York, 1973; pp 169.
120. Smith, B. L.; Koehler, W. H. In Electrons in Fluids; Jortner, J., Kestner, N. R., Eds.; Springer-Verlag: New York, 1973; p 145.
121. (b) Rusch, P. F.; Lagowski, J. J. In Electrons in Fluids; Jortner, J., Kestner, N. R., Eds.; Springer-Verlag: New York, 1973; p 169.
122. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
123. Lee, C., Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
124. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A., Jr.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98, revision A.1; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
125. Wilson, A.; van Mourik, T.; Dunning, Jr., T. H. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1997, 388, 339 and references therein.
126. MØller, C.; Plesset, M. C. Phys. Rev. 1934, 46, 618.
127. Frish, M. J.; Head-Gordon, M.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1988, 153, 503;
128. Frish, M. J.; Head-Gordon, M.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1990, 166, 275;
129. Frish, M. J.; Head-Gordon, M.; Pople, J. A. Chem. Phys. Lett. 1990, 166, 281.
130. Herbert, J. M.; Head-Gordon, M. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 5217.
131. Barone, V. In Recent Advances in DFT methods; Chong, D. P., Ed.; Word Scientific: Singapore, 1996; Part 1.
132. Headrick; Diken, E. G.; Roscioli, J. R.; Weddle, G. H.; Johnson, M. A. Science 2004, 306, 675.
133. Hammer, N. I.; Roscioli, J. R.; Johnson, M. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 7896 and references therein.
134. Ayotte, P.; Johnson, M. A. J. Chem. Phys. 1997, 106, 811;
135. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6268.
136. Weber, J. M.; et al. Chem. Phys. Lett. 2001, 339, 337.
137. Coe, J. V.; Lee, G. H.; Eaton, J. G.; Arnold, S.; H. W. Sarkas; Bowen, K. H.; Ludewigt, C.; Haberland, H.; Worsnop, D. J. Chem. Phys. 1990, 92, 3980.
138. Coe, J. V.; Earhart, A. D.; Cohen, M. H.; Hoffman, G. J.; Sarkas, H. W.; Bowen, K. H. J. Chem. Phys. 1997, 107, 6023.
139. Verlet, J. R. R.; Bragg, A. E.; Kammrath, A.; Chesnovsky, O.; Neumark, D. M. Science 2005, 307, 93;
140. Science 2004, 306, 669.
141. Paik, D. H.; Lee, I.-R.; Yang, D.-S.; Baskin, J. C.; Zewail, A. H. Science 2004, 306, 672.
142. Tomasi, J.; Persico, M. Chem. Rev. 1994, 94, 2027.
143. Cancès, E.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3032.
144. Hayama, S.; Skipper, N. T.; Wasse, J. C.; Thompson, H. J. Chem. Phys. 2002, 116, 2991.
145. Turi, L. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10364.
146. Ferro, Y.; Allouche, A.; Kempter, V. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8683.
147. Ferro, Y.; Allouche, A. J. Chem. Phys. 2003, 118, 10461.
148. Hashimoto, K.; Morokuma, K. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 4151.
149. (a) Ermoshin, V. A.; Sobolewski, A. L.; Domcke, W. Chem. Phys. Lett. 2002, 356, 556.
150. Sobolewski, A. L.; Domcke, W. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 4158;
151. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 1130.
152. Neumann, S.; Eisfeld, W.; Sobolewski, A. L., Domcke, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 5297.
153. (b) Symons, M. R. C. J. Phys. Chem. 1988, 92, 7260.
154. Hamelka, H. F.; Robinson, G. W.; Marsden, C. J. J. Phys. Chem. 1987, 91, 3150.
155. Robinson, G. W.; Thistlethwaite, P. J.; Lee, J. J. Phys. Chem. 1986, 90, 4224.
156. Daigoku, K.; Miura, N.; Hashimoto, K. Chem. Phys. Lett. 2001, 346, 81.
157. Boero, M.; Parrinello, M.; Terakura, K.; Ikeshoji, T.; Liew, C. C. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 226403.
158. Shkrob, I. A.; Sauer, Jr., M. C. J. Chem. Phys. 2005, 122, 134503;
159. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 5754.
160. Shkrob, I. A.; Sauer, M. C., Jr. Towards electron encapsulation. Polynitrile approach. Submitted to J. Phys. Chem. A.
161. Shkrob, I. A.; Sauer, M. C., Jr. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 9120;
162. Shkrob, I. A.; Takeda, K.; Williams, F. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 9132.
163. Xia, C.; Peon, J.; Kohler, B. J. Chem. Phys. 2002, 117, 8855.
164. Mitsui, M.; Ando, N.; Kokubo, S.; Nakajima, A.; Kaya, K. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 153002.
165. Takayanagi, T. Chem. Phys. Lett. 2004, 302, 85;
166. J. Chem. Phys. 2005, 122, 244307.
167. Kevan, L.; Bowman, M.; Narayana, P. A.; Boekman, R. K.; Yudanov, V. F.; Tsvetkov, Yu. D. J. Chem. Phys. 1975, 63, 409.
168. Ichikawa, T.; Kevan, L.; Bowman, M. K.; Dikanov, S. A.; Tsvetkov, Yu. D. J. Chem. Phys. 1979, 69, 3444.
169. Kevan, L.; Ichikawa, T. J. Phys. Chem. 1980, 84, 3260.
170. Narayana, P. A.; Kevan, L. J. Chem. Phys. 1976, 65, 3379.
171. Golden, S.; Tuttle, T. R., Jr. J. Phys. Chem. 1984, 88, 3781.
172. Dikanov, S. A.; Tsvetkov, Y. D. Electron Spin-Echo Envelope Modulation (ESEEM) Spectroscopy; CRC Press: Boca Raton, FL, 1992; pp 245-251.
173. Nielsen, S. O.; Michael, B. D.; Hart, E. J. J. Phys. Chem. 1976, 80, 2482.
174. Deng, Z.; Martyna, G. J.; Klein, M. L. Phys. Rev. Lett. 1993, 71, 267.
175. Martyna, G. J.; Klein, M. L. J. Phys. Chem. 1991, 95, 515.