Role of non-hydrogen-bonded molecules in the oxygen K-edge spectrum of ice

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 11, 2010, Pages 3804-3808

  Pylkkänen, Tuomas ^a,b   Giordano, Valentina M ^b   Chervin, Jean Claude ^c   Sakko, Arto ^a   Hakala, Mikko ^a   Soininen, J Aleksi ^a   Hämäläinen, Keijo ^a   Monaco, Giulio ^b   Huotari, Simo ^b  

^a UNIVERSITY OF HELSINKI   (Finland)

^b EUROPEAN SYNCHROTRON RADIATION FACILITY   (France)

^c SORBONNE UNIVERSITÉ   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DENSITY FUNCTIONAL THEORY; HYDROGEN; LIQUIDS; OXYGEN; SPECTROSCOPY;

BONDED MOLECULE; COORDINATION SHELLS; DENSITY-FUNCTIONAL THEORY CALCULATIONS; HYDROGEN BONDINGS; LIQUID WATER; LOCAL STRUCTURE; OXYGEN K-EDGE; SPECTRAL CHANGE; SPECTRAL FEATURE; STRUCTURAL CHANGE; X-RAY RAMAN SCATTERINGS;

HYDROGEN BONDS;

EID: 77949822707     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp912208v     Document Type: Article

References (63)

1. Wernet, Ph.; Nordlund, D.; Bergmann, U.; Cavalleri, M.; Odelius, M.; Ogasawara, H.; Näslund, L. Å.; Hirsch, T. K.; Ojamäe, L.; Glatzel, P.; Pettersson, L. G. M.; Nilsson, A. Science 2004, 304, 995-999.
2. Head-Gordon, T.; Johnson, M. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 7973-7977.
3. Huang, C.; et al. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 15214-15218.
4. Ball, P. Nature 2008, 452, 291-292.
5. Head-Gordon, T.; Hura, G. Chem. Rev. 2002, 102, 2651-2670.
6. Soper, A. K. J. Phys.: Condens. Matter 2005, 17, S3273-S3282.
7. Leetmaa, M.; Wikfeldt, K. T.; Ljungberg, M. P.; Odelius, M.; Swenson, J.; Nilsson, A.; Pettersson, L. G. M. J. Chem. Phys. 2008, 129, 084502.
8. Guillot, B. J. Mol. Liq. 2002, 101, 219-260.
9. Petrenko, V. F.; Whitworth, R. W. Physics of Ice; Oxford University Press: Oxford, U.K., 1999.
10. Bowron, D. T.; Krisch, M. H.; Barnes, A. C.; Finney, J. L.; Kaprolat, A.; Lorenzen, M. Phys. Rev. B 2000, 62, R9223-R9227.
11. Myneni, S.; Luo, Y.; Näslund, L. Å.; Cavalleri, M.; Ojamäe, L.; Ogasarawa, H.; Pelmenschikov, A.; Wernet, Ph.; Västerlein, Z.; Pettersson, L. G. M.; Nilsson, A. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, L213-L219.
12. Bergmann, U.; Wernet, Ph.; Glatzel, P.; Cavalleri, M.; Pettersson, L. G. M.; Nilsson, A.; Cramer, S. P. Phys. Rev. B 2002, 66, 092107.
13. Guo, J.-H.; Luo, Y.; Augustsson, A.; Rubensson, J.-E.; Såthe, C.; Ågren, H.; Siegbahn, H.; Nordgren, J. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 137402.
14. Parent, P.; Laffon, C.; Mangeney, C.; Bournel, F.; Tronc, M. J. Chem. Phys. 2002, 117, 10842.
15. Smith, J. D.; Cappa, C. D.; Wilson, K. R.; Messer, B. M.; Cohen, R. C.; Saykally, R. J. Science 2004, 306, 851-853.
16. Cai, Y. Q.; et al. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 025502.
17. Odelius, M.; Ogasawara, H.; Nordlund, D.; Fuchs, O.; Weinhardt, L.; Maier, F.; Umbach, E.; Heske, C.; Zubavichus, Y.; Grunze, M.; Denlinger, J. D.; Pettersson, L. G. M.; Nilsson, A. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 227401.
18. Mao, W. L.; Mao, H.-K.; Meng, Y.; Eng, P. J.; Hu, M. Y.; Chow, P.; Cai, Y. Q.; Shu, J.; Hemley, R. J. Science 2006, 314, 636-638.
19. Fukui, H.; Huotari, S.; Andrault, D.; Kawamoto, T. J. Chem. Phys. 2007, 127, 134502.
20. Tse, J. S.; Shaw, D. M.; Klug, D. D.; Patchkovskii, S.; Vankó, G.; Monaco, G.; Krisch, M. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 095502.
21. Fuchs, O.; Zharnikov, M.; Weinhardt, L.; Blum, M.; Weigand, M.; Zubavichus, Y.; Bär, M.; Maier, F.; Denlinger, J. D.; Heske, C.; Grunze, M.; Umbach, E. Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 027801.
22. Stöhr, J. NEXAFS Spectroscopy; Springer-Verlag: Berlin, 1992.
23. Schülke, W. Electron Dynamics by Inelastic X-Ray Scattering; Oxford University Press,: Oxford, U.K., 2007.
24. Hetényi, B.; Angelis, F. D.; Giannozzi, P.; Car, R. J. Chem. Phys. 2004, 120, 8632-8637.
25. Prendergast, D.; Galli, G. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 215502.
26. Smith, J. D.; Cappa, C. D.; Messer, B. M.; Drisdell, W. S.; Cohen, R. C.; Saykally, R. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 20038-20045.
27. Verbeni, R.; Pylkkänen, T.; Huotari, S.; Simonelli, L.; Vankó, G.; Martel, K.; Henriquet, C.; Monaco, G. J. Synchrotron Rad. 2009, 16, 469-476.
28. Mao, H. K. Science 2001, 292, 914-916.
29. Chervin, J. C.; Feret, H.; Rey, N.; Poloni, R.; Machon, D.; Le Floch, S.; San Miguel, A. PanoramiX: a diamond anvil cell designed for radial X-ray investigations. Proceedings of the 5' Forum de technologie des hautes pressions, 2006.
30. Mao, H. K.; Bell, P. M.; Shaner, J. W.; Steinberg, D. J. J. Appl. Phys. 1978, 49, 3276-3283.
31. Chervin, J. C.; Canny, B.; Mancinelli, M. High Pressure Res. 2001, 21, 305-314.
32. 59
33. Kuhs, W. F.; Finney, J. L.; Vettier, C.; Bliss, D. V. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3612-3623.
34. -1.
35. Soininen, J. A.; Mattila, A.; Rehr, J. J.; Galambosi, S.; Hämäläinen, K. J. Phys.: Condens. Matter 2006, 18, 7327-7336.
36. Ankudinov, A. L.; Ravel, B.; Rehr, J. J.; Conradson, S. D. Phys. Rev. B 1998, 58, 7565-7576.
37. Soininen, J. A.; Ankudinov, A. L.; Rehr, J. J. Phys. Rev. B 2005, 72, 045136.
38. Triguero, L.; Pettersson, L. G. M.; Agren, H. Phys. Rev. B 1998, 58, 8097-8110.
39. Nyberg, M.; Odelius, M.; Nilsson, A.; Pettersson, L. G. M. J. Chem Phys. 2003, 119, 12577-12585.
40. Wilson, K. R.; Cavalleri, M.; Rude, B. S.; Schaller, R. D.; Catalano, T.; Nilsson, A.; Saykally, R. J.; Pettersson, L. G. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 10194-10203.
41. Sakko, A.; Hakala, M.; Soininen, J. A.; Hämäläinen, K. Phys. Rev. B 2007, 76, 205115.
42. Hermann, K.; Pettersson, L. G. M.; Casida, M. E.; Daul, C.; Goursot, A.; Koester, A.; Proynov, E.; St-Amant, A.; Salahub, D. R. Stobedemon version 3.0, 2007.
43. For the proton-disordered ices Ih, VI, and VII, random proton configurations were created that assign H occupations while satisfying the Bernal-Fowler ice rules and producing minimal total dipole moment. Twenty clusters with different proton configurations were used for each phase and the results averaged, while only one cluster was used for the fully ordered ice VIII. The intramolecular structure was fixed following refs 9 (ice Ih), 62 (VI), and 63 (VII). For ice VI, central molecules belonging to both crystallographic nonequivalent oxygen positions 2a and 8g were used and the result is a weighted average.
44. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
45. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822-8824.
46. Nordlund, D.; Ogasawara, H.; Bluhm, H.; Takahashi, O.; Odelius, M.; Nagasono, M.; Pettersson, L. G. M.; Nilsson, A. Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 217406.
47. Winter, B.; Hergenhahn, U.; Faubel, M.; Björneholm, O.; Hertel, I. V. J. Chem. Phys. 2007, 127, 094501.
48. Saitta, A. M.; Datchi, F. Phys. Rev. E 2003, 67, 020201.
49. Fister, T. T.; Nagle, K. P.; Vila, F. D.; Seidler, G. T.; Hamner, C.; Cross, J. O.; Rehr, J. J. Phys. Rev. B 2009, 79, 174117.
50. Wu, Z. Y.; Xian, D. C.; Hu, T. D.; Xie, Y. N.; Tao, Y.; Natoli, C. R.; Paris, E.; Marcelli, A. Phys. Rev. B 2004, 70, 033104.
51. Gougoussis, C.; Calandra, M.; Seitsonen, A.; Brouder, C.; Shukla, A.; Mauri, F. Phys. Rev. B 2009, 79, 045118.
52. Vankó, G.; de Groot, F. M. F.; Huotari, S.; Cava, R. J.; Lorenz, T.; Reuther, M. Intersite 4p-3d hybridization in cobalt oxides: a resonant X-ray emission spectroscopy study. 2008, arXiv: 0802.2744. arXiv.org e-Print archive, http://arxiv.org/abs/0802.2744v1 (accessed January 30, 2010).
53. de Groot, F.; Vankó, G.; Glatzel, P. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 27, 104207.
54. Bergmann, U.; Di Cicco, A.; Wernet, Ph.; Principi, E.; Glatzel, P.; Nilsson, A. J. Chem. Phys. 2007, 127, 174504.
55. Wikfeldt, K. T.; Leetmaa, M.; Ljungberg, M. P.; Nilsson, A.; Pettersson, L. G. M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 6246-6255.
56. Yan, Z.; Buldyrev, S. V.; Kumar, P.; Giovambattista, N.; Debenedetti, P. G.; Stanley, H. E. Phys. Rev. E 2007, 76, 051201.
57. Finney, J. L.; Hallbrucker, A.; Kohl, I.; Soper, A. K.; Bowron, D. T. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 225503.
58. Wang, H.; Zhou, J. J. Appl. Crystallogr. 2005, 38, 830-832.
59. Sternemann, H.; Sternemann, C.; Seidler, G. T.; Fister, T. T.; Sakko, A.; Tolan, M. J. Synchrotron Rad. 2008, 15, 162-169.
60. Doniach, S.; Platzman, P. M.; Yue, J. T. Phys. Rev. B 1971, 4, 3345-3350.
61. Nagle, K. P.; Seidler, G. T.; Shirley, E. L.; Fister, T. T.; Bradley, J. A.; Brown, F. C. Phys. Rev. B 2009, 80, 045105.
62. Kuo, J.-L.; Kuhs, W. F. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3697-3703.
63. Kuo, J.-L.; Klein, M. L. J. Phys. Chem B 2004, 108, 19634-19639.