Reactions at very low temperatures: Gas kinetics at a new frontier

Angewandte Chemie - International Edition

Volumn 45, Issue 18, 2006, Pages 2842-2861

  Smith, Ian W M ^a,b  

^a UNIVERSITY OF BIRMINGHAM   (United Kingdom)

^b UNIVERSITY OF CAMBRIDGE   (United Kingdom)

Author keywords

Astrochemistry; Capture theories; Gas phase reactions; Low temperature reactions; Reaction kinetics

Indexed keywords

ASTRONOMY; CLOUDS; LOW TEMPERATURE EFFECTS; MOLECULAR DYNAMICS; RATE CONSTANTS;

ASTROCHEMISTRY; CAPTURE THEORIES; GAS-PHASE REACTIONS; LOW-TEMPERATURE REACTIONS;

KINETIC THEORY OF GASES;

EID: 33746216357     PISSN: 14337851     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/anie.200502747     Document Type: Review

References (107)

1. a) B. R. Rowe, G. Dupeyrat, J. B. Marquette, P. Gaucheral, J. Chem. Phys. 1984, 80, 4915-4921;
2. b) G. Dupeyrat, J. B. Marquette, B. R. Rowe, Phys. Fluids 1985, 28, 1273-1279;
3. c) B. R. Rowe, J. B. Marquette, Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1987, 80, 239-254.
4. a) J. B. Marquette, B. R. Rowe, G. Dupeyrat, E. Roueff, Astron. Astrophys. 1985, 147, 115-120;
5. b) B. R. Rowe, J. B. Marquette, G. Dupeyrat, E. E. Ferguson, Chem. Phys. Lett. 1985, 113, 403-406;
6. c) P. Gaucheral, J. B. Marquette, C. Rebrion, G. Poissant, G. Dupeyrat, B. R. Rowe, Chem. Phys. Lett. 1986, 132, 63-66.
7. a) I. R. Sims, J.-L. Queffelec, A. Defrance, C. Rebrion-Rowe, D. Travers, B. R. Rowe, I. W. M. Smith, J. Chem. Phys. 1992, 97, 8798-8800;
8. b) I. R. Sims, J.-L. Queffelec, A. Defrance, C. Rebrion-Rowe, D. Travers, P. Bocherel, B. R. Rowe, I. W. M. Smith, J. Chem. Phys. 1994, 100, 4229-4241.
9. P. L. James, I. R. Sims, I. W. M. Smith, M. H. Alexander, M. Yang, J. Chem. Phys. 1998, 109, 3882-3897.
10. H. L. Bethlem, G. Meijer, Int. Rev. Phys. Chem. 2003, 22, 73-128.
11. a) I. R. Sims, I. W. M. Smith, Annu. Rev. Phys. Chem. 1995, 46, 109-137;
12. b) I. W. M. Smith, B. R. Rowe, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 261-268;
13. c) I. W. M. Smith, Chem. Soc. Rev. 2001, 30, 137-146.
14. a) E. Herbst, Annu. Rev. Phys. Chem. 1995, 46, 27-53;
15. b) E. Herbst, Chem. Soc. Rev. 2001, 30, 168-176.
16. The Web page http://www.iso.vilspa.esa.es/science/publications.html lists the numerous scientific publications arising from the deployment of ISO.
17. a) Y. J. Kuan, S. B. Charnley, H. C. Huang, W. L. Tseng, Z. Kisiel, Astrophys. J. 2003, 593, 848-867;
18. b) L. E. Snyder, F. J. Lovas, J. M. Hollis, D. N. Friedel, P. R. Jewell, A. Remijan, V. V. Hyushin, Astrophys. J. 2005, 619, 914-930.
19. T. Henning in IAU Sympos. 178 Molecules in Astrophysics: Probes and Processes (Ed.: E. F. van Dishoeck), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 1997.
20. S. Viti, M. P. Collings, J. W. Dever, M. R. S. McCoustra, D. A. Williams, Mon. Not. R. Astron. Soc. 2004, 354, 1141-1145.
21. a) E. Herbst, W. Klemperer, Astrophys. J. 1973, 185, 505-533;
22. b) J. H. Black, A. Dalgarno, Astrophys. Lett. 1973, 15, 79-82;
23. c) S. S. Prasad, W. T. Huntress, Jr., Astrophys. J. Suppl. Ser. 1980, 43, 1-35;
24. d) Y. P. Viala, Astrophys. J. Suppl. Ser. 1986, 64, 391-437;
25. e) A. Dalgarno, Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1987, 81, 1-13.
26. a) D. Chastaing, S. D. Le Picard, I. R. Sims, J. Chem. Phys. 2000, 112, 8466-8469;
27. b) W. D. Geppert, D. Reigneur, T. Stoecklin, C. Naulin, M. Costes, D. Chastaing, S. D. LePicard, I. R. Sims, I. W. M. Smith, Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 2873-2881;
28. c) D. Chastaing, S. D. Le Picard, I. R. Sims, I. W. M. Smith, W. D. Geppert, C. Naulin, M. Costes, Chem. Phys. Lett. 2000, 331, 170-176.
29. F. Goulay, C. Rebrion-Rowe, J. L. Le Garrec, S. D. Le Picard, A. Canosa, B. R. Rowe, J. Chem. Phys. 2005, 122, 104 308.
30. I. R. Sims, I. W. M. Smith, P. Bocherel, A. Defrance, D. Travers, B. R. Rowe, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1994, 90, 1473-1478.
31. a) R. A. Brownsword, A. Canosa, B. R. Rowe, I. R. Sims, I. W. M. Smith, D. W. A. Stewart, A. C. Symonds, D. Travers, J. Chem. Phys. 1997, 106, 7662-7677;
32. b) R. A. Brownsword, I. R. Sims, I. W. M. Smith, D. W. A. Stewart, A. Canosa, B. R. Rowe, Astrophys. J. 1997, 485, 195-202.
33. a) R. A. Brownsword, L. B. Herbert, I. W. M Smith, D. W. A. Stewart, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1996, 92, 1087-1094;
34. b) L. Herbert, I. R. Sims, I. W. M. Smith, D. W. A. Stewart, A. Canosa, B. R. Rowe, J. Phys. Chem. 1996, 100, 14 928-14 935;
35. c) S. D. Le Picard, A. Canosa, B. R. Rowe, R. A. Brownsword, I. W. M. Smith, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1998, 94, 2889-2993.
36. I. W. M. Smith, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1997, 93, 3741-3750.
37. M. Hawley, M. A. Smith, J. Chem. Phys. 1991, 95, 8862-8864.
38. N. Choi. M. A. Blitz, K. McKee, M. J. Pilling, P. W. Seakins, Chem. Phys. Lett. 2004, 384, 68-72.
39. C. A. Taatjes and J. F. Hershberger, Annu. Rev. Phys. Chem. 2001, 52, 41-70.
40. a) D. B. Atkinson, M. A. Smith, Rev. Sci. Instrum. 1995, 66, 4434;
41. b) C. Mullen, M. A. Smith, J. Phys. Chem. A 2005, 109, 1391-1399;
42. c) C. Mullen, M. A. Smith, J. Phys. Chem. A 2005, 109, 3893-3902.
43. for example: a) A. B. Vakhtin, S. Lee, D. E. Heard, I. W. M. Smith, S. R. Leone, J. Phys. Chem. A 2001, 105, 7889-7895;
44. b) A. B. Vakhtin, J. E. Murphy, S. R. Leone, J. Phys. Chem. A 2003, 107, 10 055-10 062;
45. c) B. Nizamov, S. R. Leone, J. Phys. Chem. A 2004, 108, 3766-3771;
46. d) T. Spangenberg, S. Kohler, B. Hansmann, U. Wachsmuth, B. Abel, M. A. Smith, J. Phys. Chem. A 2004, 108, 7527-7534.
47. P. Sharkey, I. R. Sims, I. W. M. Smith, P. Bocherel, B. R. Rowe, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1994, 90, 3609-3616.
48. A. Canosa, personal communication.
49. I. R. Sims, J.-L. Queffelec, A. Defrance, D. Travers, B. R. Rowe, L. Herbert, J. Karthauser, I. W. M. Smith, Chem. Phys. Lett. 1993, 211, 461-468.
50. a) D. Chastaing, P. L. James, I. R. Sims, I. W. M. Smith, Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 2247-2256;
51. b) D. Chastaing, S. D. Le Picard, I. R. Sims, I. W. M. Smith, Astron. Astrophys. 2001, 365, 241-247;
52. c) D. C. Clary, E. Buonomo, I. R. Sims, I. W. M. Smith, W. D. Geppert, C. Naulin, M. Costes, L. Cartechini, P. Casavecchia, J. Phys. Chem. A 2002, 106, 5541-5552.
53. a) D. C. Clary, Mol. Phys. 1984, 53, 3-21;
54. b) D. C. Clary, Annu. Rev. Phys. Chem. 1990, 41, 61-90.
55. I. W. M. Smith, Kinetics and Dynamics of Elementary Gas Reactions, 1980, Butterworths, London.
56. G. Gioumousis, D. P. Stevenson, J. Chem. Phys. 1958, 29, 294-299.
57. B. R. Rowe, J. B. Marquette, G. Dupeyrat, E. E. Ferguson, Chem. Phys. Lett. 1985, 113, 403-406.
58. C. E. Dateo, D. C. Clary, J. Chem. Phys. 1989, 90, 7216-7228.
59. a) M. Quack, J. Troe, Ber. Bunsen-Ges. 1974, 78, 240-252;
60. b) J. Troe, Chem. Phys. Lett. 1985, 122, 425-430.
61. Y. Georgievskii, S. J. Klippenstein, J. Chem. Phys. 2005, 122, 194 103-1-17.
62. J. B. Marquette, B. R. Rowe, G. Dupeyrat, G. Poissant, C. Rebrion, Chem. Phys. Lett. 1985, 122, 431-435.
63. For example, see: a) S. D. Le Picard, A. Canosa, D. Travers, D. Chastaing, B. R. Rowe, T. Stoecklin, J. Phys. Chem. A 1997, 101, 9988-9992;
64. b) D. Reignier, T. Stoecklin, S. D. Le Picard, A. Canosa, B. R. Rowe, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1998, 94, 1681-1686.
65. T. Stoecklin, C. E. Dateo, D. C. Clary, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1991, 87, 1667-1679.
66. S. J. Klippenstein, Y.-W. Kim, J. Chem. Phys. 1993, 99, 5790-5799.
67. a) A. Faure, C. Rist, P. Valiron, Chem. Phys. 1999, 241, 29-42;
68. b) A. Faure, C. Rist, P. Valiron, Astron. Astrophys. 1999, 248, 972-977.
69. A. Faure, L. Wiesenfeld, P. Valiron, Chem. Phys. 2000, 254, 49-67.
70. D. Carty, A. Goddard, S. V. Kohler, I. R. Sims, I. W. M. Smith, J. Phys. Chem. A 2006, 110, 3101-3109.
71. I. W. M. Smith, D. W. A. Stewart, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1994, 90, 3221-3227.
72. S. Viti, E. Roueff, T. W. Hartquist, G. P. des Forets, D. A. Williams, Astron. Astrophys. 2001, 370, 557-569.
73. a) J. Troe, J. Phys. Chem. 1986, 90, 3485-3492;
74. b) L. B. Harding, A. I. Maergoiz, J. Troe, V. G. Ushakov, J. Chem. Phys. 2000, 113, 11 019-11 034;
75. c) J. Troe, V. G. Ushakov, J. Chem. Phys. 2001, 115, 3621-3628.
76. 3 = 1 vibrational level on the reaction rate. However, this reaction is endothermic, and therefore the observations cannot lead to any general conclusions about the effects of reagent rotation on fast exothermic ion-molecule reactions.
77. a) F. Merkt, S. R. Mackenzie, T. P. Softley, J. Chem. Phys. 1993, 99, 4213-4214;
78. b) S. R. Mackenzie, T. P. Softley, J. Chem. Phys. 1994, 101, 10 609-10 617.
79. D. C. Clary, Chem. Phys. Lett. 1995, 232, 267-272.
80. a) D. M. Sonnehfroh, R. G. Macdonald, K. Liu, J. Chem. Phys. 1990, 93, 1478-1479;
81. b) R. G. Macdonald, D. M. Sonnehfroh, D.-J. Liu, K. Liu, Can. J. Chem. 1994, 72, 660-672.
82. CNaulin and M. Costes, Chem. Phys. Lett. 1999, 310, 231-239.
83. K. M. Hickson, C. M. Sadowski, I. W. M. Smith, Chem. Phys. Lett. 2003, 372, 443-450.
84. a) D. R. Bates, E. Herbst in Rate Coefficients in Astrochemistry (Ed.: T. J. Millar, D. A. Williams), Kluwer, Dordrecht, 1988;
85. b) R. C. Dunbar, Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1997, 160, 1-16;
86. c) S. J. Klippenstein, Y. C. Yang, V. Ryzhov, R. C. Dunbar, J. Chem. Phys. 1996, 104, 4502-4516 .
87. a) S. E. Barlow, G. H. Dunn, M. Schauer, Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 902-905;
88. b) S. E. Barlow, J. A. Luine, G. H. Dunn, Int. J. Mass Spectrom. Ion Proc. 1986, 74, 97-128.
89. D. Gerlich, S. Horning, Chem. Rev. 1992, 92, 1509-1539.
90. I. W. M. Smith, Chem. Phys. 1989, 131, 391-401.
91. J. R. Barker, J. Phys. Chem. 1992, 96, 7361-7367.
92. M. J. Howard, I. W. M. Smith, Prog. React. Kinet. 1983, 21, 55-200.
93. a) J. Troe, J. Chem. Phys. 1977, 66, 4745-4757;
94. b) J. Troe, J. Chem. Phys. 1977, 66, 4758-4775.
95. Y. H. Le Teuff, T. J. Millar, A. J. Markwick, Astron. Astrophys. Suppl. 2000, 146, 157-168;
96. see also: http://www.rate99.co.uk.
97. http://www.physics.ohio-state.edu/≈eric/research.html.
98. I. W. M. Smith, E. Herbst, Qiang Chang, Mon. Not. R. Astron. Soc. 2004, 350, 323-330.
99. N. Daugey, P. Caubet, B. Retail, M. Costes, A. Bergeat, G. Dorthe, Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 2921-2927.
100. C. G. Wynn-Williams, Sci. Am. 1981, 245, 31.
101. J. B. Kaler, Cosmic Clouds: Birth, Death, and Recycling in the Galaxy, Scientific American Library, 1997.
102. D. Chastaing, PhD thesis, University of Birmingham, 1999.
103. a) I. R. Sims, I. W. M. Smith, J. Chem. Soc. 1988, 84, 527-539;
104. b) I. R. Sims, I. W. M. Smith, Chem. Phys. Lett. 1988, 151, 481-484;
105. c) L. Herbert, I. W. M. Smith, R. Spencer-Smith, Int. J. Chem. Kinet. 1992, 24, 791-802.
106. D. C. Clary, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2 1987, 83, 139-148.
107. I. W. M. Smith, A. M. Sage, N. M. Donahue, E. Herbst, I. H. Park, Faraday Discuss. 2006, 133, in press.