Vibrational spectroscopic studies of aqueous interfaces: Salts, acids, bases, and nanodrops

Chemical Reviews

Volumn 106, Issue 4, 2006, Pages 1155-1175

  Gopalakrishnan, Sandhya ^a,b   Liu, Dingfang ^a   Allen, Heather C ^a   Kuo, Margaret ^c   Shultz, Mary Jane ^c  

^a OHIO STATE UNIVERSITY   (United States)

^b KLA TENCOR CORPORATION   (United States)

^c TUFTS UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACIDS; INTERFACES (MATERIALS); SALTS; SOLUTIONS; SURFACE WATERS;

AQUEOUS INTERFACES; IONIC INORGANIC SOLUTES; SULFATE ANION DRIVES;

SURFACE CHEMISTRY;

EID: 33646427186     PISSN: 00092665     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr040361n     Document Type: Review

References (150)

1. Shultz, M. J.; Schnitzer, C.; Simonelli, D.; Baldelli, S. Int. Rev. Phys. Chem. 2000, 19, 123.
2. Eisenthal, K. B. Chem. Rev. 1996, 96, 1343.
3. Shen, Y. R. Annu. Rev. Phys. Chem. 1989, 40, 327.
4. Gragson, D. E.; Richmond, G. L. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3847.
5. Miranda, P. B.; Shen, Y. R. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3292.
6. Mucha, M.; Frigato, T.; Levering, L. M.; Allen, H. C.; Tobias, D. J.; Dang, L. X.; Jungwirth, P. J. Phys Chem. 2005, 109, 7617.
7. Cappa, C. D.; Smith, J. D.; Wilson, K. R.; Messer, B. M.; Gilles, M. K.; Cohen, R. C.; Saykally, R. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 7046.
8. Petersen, P. B.; Saykally, R. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 7976.
9. Bloembergen, N.; Pershan, P. S. Phys. Rev. 1962, 128, 606.
10. Heinz, T. F.; Tom, H. W. K.; Shen, Y. R. Phys. Rev. A 1983. 28. 1883.
11. Goh, M. C.; Hicks, J. M.; Kemnitz, K.; Pinto, G. R.; Bhattacharyya, K.; Eisenthal, K. B.; Heinz, T. F. J. Phys. Chem. 1988, 92, 5074.
12. Hunt, J. H.; Guyot-Sionnest, P.; Shen, Y. R. Chem. Phys. Lett. 1987, 133, 189.
13. Guyot-Sionnest, P.; Superfine, R.; Hunt, J. H.; Shen, Y. R. Chem. Phys. Lett. 1988, 144, 1.
14. Harris, A. L.; Chidsey, C. E. D.; Levinos, N. J.; Loiacono, D. N. Chem. Phys. Lett. 1987, 141, 350.
15. Superfine, R.; Huang, J. Y.; Shen, Y. R. Phys. Rev. Lett. 1991, 66, 1066.
16. Du, Q.; Superfine, R.; Freysz, E.; Shen, Y. R. Phys. Rev. Lett. 1993, 70, 2313.
17. Hommel, E. L.; Allen, H. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 10823.
18. Ma, G.; Allen, H. C. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 6343.
19. Conboy, J. C.; Messmer, M. C.; Richmond, G. L. J. Phys. Chem. 1996, 100, 7617.
20. Gragson, D. E.; Richmond, G. L. J. Chem. Phys. 1997, 107, 9687.
21. Messmer, M. C.; Conboy, J. C.; Richmond, G. L. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 8039.
22. Shultz, M. J.; Baldelli, S.; Schnitzer, C.; Simonelli, D. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 5315.
23. Dick, B.; Gierulski, A.; Marowsky, G.; Reider, G. A. Appl. Phys. B. 1985, 38, 107.
24. Hirose, C.; Akamatsu, N.; Domen, K. Appl. Spectrosc. 1992, 46, 1051.
25. Muenchausen, R. E.; Keller, R. A.; Nogar, N. S. J. Opt. Soc. Am. 1987, 4, 237.
26. Akamatsu, N.; Domen, K.; Hirose, C. Appl. Spectrosc. 1992. 46, 1051.
27. Moad, A. J.; Simpson, G. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3548.
28. Moad, A. J.; Simpson, G. J. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 1316.
29. Superfine, R.; Huang, J. Y.; Shen, Y. R. Opt. Lett. 1990, 15, 1276.
30. Superfine, R.; Huang, J. Y.; Shen, Y. R. Chem. Phys. Lett. 1990, 172, 303.
31. Ostroverkhov, V.; Waychunas, G. A.; Shen, Y. R. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 046102.
32. Kemnitz, K.; Bhattacharyya, K.; Hicks, J. M.; Pinto, G. R.; Eisenthal, K. B.; Heinz, T. F. Chem. Phys. Lett. 1986, 131, 285.
33. Becraft, K. A.; Moore, F. G.; Richmond, G. L. J. Chem. B 2003, 107, 3675.
34. Hirose, C.; Akamatsu, N.; Domen, K. J. Chem. Phys. 1992, 96, 997.
35. Dick, B. Chem. Phys. 1985, 96, 199.
36. Miragliotta, J.; Polizzotti, R. S.; Rabinowitz. P.; Cameron. S. D.; Hall, R. B. Chem. Phys. 1990, 143, 123.
37. Ong, T. H.; Davies, P. B. J. Phys. Chem. 1993, 97, 12047.
38. Ong, T. H.; Davies, P. B.; Bain, C. D. Langmuir 1993, 9, 1836.
39. Harris, A. L.; Rothberg, L.; Dhar, L.; Levinos, N. J.; Dubois, L. H. J. Chem. Phys. 1991, 94, 2438.
40. Allen, H. C.; Raymond, E., A.; Richmond, G. L. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2000, 5, 74.
41. Allen, H. C.; Raymond, E. A.; Richmond, G. L. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 1649.
42. Schnitzer, C.; Baldelli, S.; Campbell, D. J.; Shultz, M. J. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 6383.
43. Gopalakrishnan, S.; Jungwirth, P.; Tobias, D. J.; Allen, H. C. J. Phys. Chem. 2005, 109, 8861.
44. Liu, D.; Ma, G.; Levering, L. M.; Allen, H. C. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2252.
45. Johnson, C. M.; Tyrode, E.; Baldelli, S.; Rutland, M. W.; Leygraf. C. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 321.
46. Tyrode, E.; Johnson, C. M.; Baldelli, S.; Leygraf, C.; Rutland, M. W. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 329.
47. Buch, V.; Devlin, J. P. J. Chem. Phys. 1999, 110, 3437.
48. Brudermann, J.; Melzer, M.; Buck, U.; Kazimirski, J. K.; Sadlej, J.; Buch, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 10649.
49. Buck, U.; Ettischer, I.; Melzer, M.; Buch, V.; Sadlej, J. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 2578.
50. Devlin, J. P.; Sadlej, J.; Buch, V. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 974.
51. Pribble, R. N.; Zwier, T. S. Science 1994, 265, 75.
52. Steinbach, C.; Andersson, P.; Kazimirski, J. K.; Buck, U. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 6165.
53. Jungwirth, P.; Tobias, D. J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 6361.
54. Scherer, J. R. In Advances in Infrared and Raman Spectroscopy; Clark, R. I. H., Hester, R. E., Eds.; Heyden: London, 1978; Vol. 5, p 149.
55. Scherer, J. R.; Go, M. K.; Kint, S. J. Phys. Chem. 1973, 77, 2108.
56. Corcelli, S. A.; Skinner, J. L. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 6154.
57. Shin, J.-W.; Hammer, N. I.; Diken, E. G.; Johnson, M. A.; Walters, R. S.; Jaeger, T. D.; Duncan, M. A.; Christie, R. A.; Jordan, K. D. Science 2004, 304, 1137.
58. Walters, R. S.; Pillai, E. D.; Duncan, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16599. McCoy, A. B. (private communiation).
59. Buch, V.; Devlin, J. P. J. Chem. Phys. 1991, 94, 4091.
60. The Hydrogen bond: recent developments in theory and experiments; Schuster, P., Zundel, G., Sandorfy, C., Eds.; North-Holland Pub. Co.: Amsterdam, 1976; Vol. II.
61. Lilley, T. H. In Water, A Comprehensive Treatise; Frank, F., Ed.; New York, 1973; Vol. 3.
62. Verrall, R. E. In Water, A Comprehensive Treatise; Frank, F., Ed.; New York, 1973; Vol. 3.
63. Jungwirth, P.; Curtis, J. E.; Tobias, D. J. Chem. Phys. Lett. 2003, 367, 704.
64. Foster, K. L.; Plastridge, R. A.; Bottenheim, J. W.; Shepson, P. B.; Finlayson-Pitts, B. J.; Spicer, C. W. Science 2001, 291, 471.
65. Foster, K. L.; Tolbert, M. A.; George, S. M. J. Phys. Chem A 1997, 101, 4979.
66. Oum, K. W.; Lakin, M. J.; DeHaan, D. O.; Brauers, T.; Finlayson-Pitts, B. J. Science 1998, 279, 74.
67. Knipping, E. M.; Lakin, M. J.; Foster, K. L.; Jungwirth, P.; Tobias, D. J.; Gerber, R. B.; Dabdub, D.; Finlayson-Pitts, B. J. Science 2000, 288, 301.
68. Hu, J. H.; Shi, Q.; Davidovits, P.; Worsnop, D. R.; Zahniser, M. S.; Kolb, C. E. J. Phys. Chem. 1995, 99, 8768.
69. Gibbs, J. W. The Collected Works of J. W. Gibbs; Longmans: New York, 1931; Vol. 1.
70. Walrafen, G. E.; Chu, Y. C. J. Phys. Chem. 1995, 99, 11225.
71. Walrafen, G. E.; Yang, W.-H.; Chu, Y. C. Supercooled Liquids; American Chemical Society: Washington, DC, 1997; p 287.
72. Terpstra, P.; Combes, D.; Zwick, A. J. Chem. Phys. 1990, 92, 65.
73. Kropman, M. F.; Bakker, H. J. Chem. Phys. Lett. 2003, 370, 741.
74. Laenen, R.; Thaller, A. Chem. Phys. Lett. 2001, 349, 442.
75. Schnitzer, C.; Baldelli, S.; Shultz, M. J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 585.
76. Raymond, E. A.; Richmond, G. L. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 5051.
77. Jungwirth, P.; Tobias, D. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 10468.
78. Raymond, R. A.; Tarbuck, T. L.; Brown, M. G.; Richmond, G. L. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 546.
79. Ghosal, S.; Hemminger, J. C.; Bluhm, H.; Mun, B. S.; Hebenstreit, E. L. D.; Ketteler, G.; Ogletree, D. F.; Requejo, F. G.; Salmeron, M. Science 2005, 307, 563.
80. Petersen, P. B.; Saykally, R. J. Chem. Phys. Lett. 2004, 397, 51.
81. Finlayson-Pitts, B. J.; Pitts, J. N. Chemistry of the Upper and Lower Troposphere; Academic Press: New York, 2000.
82. Kane, S. M.; Caloz, F.; Leu, M. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 6465.
83. Reid, J. P.; Sayer, R. M. Chem. Soc. Rev. 2003, 32, 70.
84. Keene, W. C.; Sander, R.; Pszenny, A. A. P.; Vogt, R.; Crutzen, P. J.; Galloway, J. N. J. Aerosol Sci. 1998, 29, 339.
85. Posfai, M.; Anderson, J. R.; Buseck, P. R.; Shattuck, T. W.; Tindale, N. W. Atmos. Environ. 1994, 28, 1747.
86. Chelf, J. H.; Martin, S. T. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2001, 106, 1215.
87. Prenni, A. J.; Wise, M. E.; Brooks, S. D.; Tolbert, M. A. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2001, 106, 3037.
88. Sander, R.; Lilieveld, J.; Crutzen, P. J. J. Atmos. Chem. 1995, 20, 89.
89. Talbot, R. W.; Dibb, J. E.; Loomis, M. B. Geophys. Res. Lett. 1998, 35, 1367.
90. Schnitzer, C.; Baldelli, S.; Shultz, M. J. Chem. Phys. Lett. 2000, 313, 416.
91. Baldelli, S.; Schnitzer, C.; Campbell, D. J.; Shultz, M. J. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2789.
92. Baldelli, S.; Schnitzer, C.; Shultz, M. J. Chem. Phys. Lett. 1999, 302, 157.
93. Baldelli, S.; Schnitzer, C.; Shultz, M. J.; Campbell, D. J. Chem. Phys. Lett. 1998, 287, 143.
94. Banham, S. F.; Sodeau, J. R.; Horn, A. B.; McCoustra, M.; Chesters, M. A. J. Vac. Sci. Technol., A 1996, 14, 1620.
95. Sodeau, J. R.; Horn, A. B.; Banham, S. F.; Koch, T. G. J. Phys. Chem 1995, 99, 6258.
96. Banham, S. F.; Horn, A. B.; Koch, T. G.; Sodeau, J. R. Faraday Discuss. 1995, 100, 321.
97. Koch, T. G.; Banham, S. F.; Sodeau, J. R.; Horn, A. B.; McCoustra, M. R. S.; Chesters, M. A. J. Geophys. Res. 1997, 102, 1513.
98. Koch, T. G.; Holmes, N. S.; Roddis, T. B.; Sodeau, J. R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 11402.
99. Horn, A.; Sodeau, J. R.; Roddis, T. B.; Williams, N. A. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 6107.
100. Rogac, M. B.; Babic, V.; Perger, T. M.; Neueder, R.; Barthel, J. J. Mol. Liq. 2005, 118, 111.
101. Heyrovská, R. Collect. Czech. Chem. Commun. 1992, 57, 2209.
102. Heyrovská, R. J. Electrochem. Soc. 1996, 143, 1789.
103. Heyrovská, R. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 2380.
104. Heyrovská, R. Croat. Chem. Acta 1996, 70, 39.
105. Heyrovská, R. Chem. Listy 1998, 92, 157.
106. Buch, V.; Sadlej, J.; Aytemiz-Uras, N.; Devlin, J. P. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 9374.
107. Zundel, G. Adv. Chem. Phys. 2000, 111, 1.
108. Randles, J. E. B. Phys. Chem. Liq. 1977, 7, 107.
109. Washburn, E. W. International Critical Tables of Numerical Data, Physics, Chemistry, and Technology; McGraw-Hill: New York, 1928; Vol. 4.
110. Baldelli, S.; Schnitzer, C.; Shultz, M. J.; Campbell, D. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10435.
111. Radüge, C.; Pflumio, V.; Shen, Y. R. Chem. Phys. Lett. 1997, 274, 140.
112. Levering, L. M.; Sierra, R.; Allen, H. C. To be submitted.
113. Petersen, M. K.; Iyengar, S. S.; Day, T. J. F.; Voth, G. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 14804.
114. Salvador, P.; Curtis, J. E.; Tobias, D. J.; Jungwirth, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 3752.
115. Yang, X.; Kiran, B.; Wang, X-B.; Wang, L.-S.; Mucha, M.; Jungwirth, P. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 7820.
116. Gurau, M. C.; Kim, G.; Lim, S.-M.; Albertorio, F.: Fleisher. H. C.; Cremer, P. S. ChemPhysChem 2003, 4, 1231.
117. Baldelli, S.; Schnitzer, C.; Shultz, M. J. J. Chem. Phys. 1998, 108, 9817.
118. Kroes, G.-J.; Clary, D. J. Phys. Chem. 1992, 96, 7079.
119. Smart, R. S. C.; Sheppard, N. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 1976, 72, 707.
120. Svanberg, M.; Pettersson, J. B. C.; Bolton, K. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 5787.
121. Kolb, C. E.; Worsnop, D. R.; Zahniser, M. S.; Davidovits, P.; Keyser, L. F.; Len, M. T.; Molina, M. J.; Hanson, D. R.; Ravishankara, A. R. In Advanced Series in Physical Chemistry, Vol. 3: Progress and Problems in Atmospheric Chemistry; Barker, J., Ed.; World Scientific: Singapore, 1995; p 771.
122. Watson, L. R.; VanDoren, J. M.; Davidovits, P.; Worsnop, D. R.; Zahniser, M. S.; Kolb, C. E. J. Geophys. Res. 1990, 95, 5631.
123. Delzeit, L.; Rowland, B.; Devlin, P. J. Phys. Chem. 1993, 97, 10312.
124. Jungwirth, P. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 145.
125. Jungwirth, P.; Tobias, D. J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7702.
126. Kuo, J.-L.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 2005, 122, 024516.
127. James, T.; Wales, D. J. J. Chem. Phys. 2005, 122, 134306.
128. Day, T. J. F.; Soudackov, A. V.; Uma, M.; Schmitt, U. W.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2002, 117, 5839.
129. Iyengar, S. S.; Day, T. J. F.; Voth, G. A. J. Mass. Spectrom. 2005, 241, 197.
130. Renard, J. J.; Calidonna, S. E.; Henley, M. V. J. Haz. Mater. 2004, B108, 29.
131. Rice, O. K. J. Phys. Chem 1928, 32, 583.
132. Simonelli, D.; Baldelli, S.; Shultz, M. J. Chem. Phys. Lett. 1998, 298, 400.
133. Simonelli, D.; Shultz, M. J. J. Chem. Phys. 2000, 112, 6804.
134. Shi, Q.; Davidovits, P.; Jayne, J. T.; Worsnop, D. R.; Kolb, C. E. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 8812.
135. Swartz, E.; Shi, Q.; Davidovits, P.; Jayne, J. T.; Worsnop, D. R.; Kolb, C. E. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 8824.
136. Baldelli, S.; Schnitzer, C.; Shultz, M. J.; Campbell, D. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4607.
137. Donaldson, D. J. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 62.
138. Davidovits. P.; Hu, J. H.; Worsnop, D. R.; Zahniser, M. S.; Kolb, C. E. Faraday Discuss. 1995, 100, 65.
139. Reid, J. P.; Sayer, R. M. Chem. Soc. Rev. 2002, 32, 70.
140. Dang, L. X.; Garret, B. C. Chem. Phys. Lett. 2004, 385, 309.
141. Bacelo, D. E. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 11190.
142. Buck, U.; Huisken, F. Chem. Rev. 2000, 100, 3863.
143. Devlin, J. P.; Joyce, C.; Buch, V. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 1974.
144. Xantheas, S. S. Chem. Phys. 2000, 258, 225.
145. Water in Confining Geometries; Springer-Verlag: Amsterdam, 2003.
146. Danten, Y.; Tassaing, T.; Besard, M. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 9415.
147. Köddermann, T.; Schulte, F.; Huelsekopf, M.; Ludwig, R. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4904.
148. Magnusson, L. B. J. Phys. Chem. 1970, 74, 4221.
149. Kuo, M.; Shultz, M. J. To be submitted.
150. Rowland, B.; Kadagathur, N. S.; Devlin, J. P.; Buch, V.; Feldman, T.; Wojcik, M. J. J. Chem. Phys. 1995, 102, 8328.