Self-organization of 1-methylnaphthalene on the surface of artificial snow grains: A combined experimental-computational approach

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 115, Issue 41, 2011, Pages 11412-11422

  Heger, Dominik ^a   Nachtigallová, Dana ^b   Surman, František ^a   Krausko, Ján ^a   Magyarová, Beata ^a   Brumovský, Miroslav ^a   Rubeš, Miroslav ^c   Gladich, Ivan ^b   Klán, Petr ^a  

^a MASARYK UNIVERSITY   (Czech Republic)

^b INSTITUTE OF ORGANIC CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY   (Czech Republic)

^c CHARLES UNIVERSITY   (Czech Republic)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ARTIFICIAL SNOW; COUPLED CLUSTERS; DIMER STRUCTURE; DYNAMIC MOTIONS; ENVIRONMENTAL IMPLICATIONS; EXCIMER EMISSIONS; EXCIMER FLUORESCENCE; EXCIMERS; ICE SURFACES; MICROENVIRONMENTS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MONOLAYER COVERAGE; ORDERS OF MAGNITUDE; PURE WATER; QUASILIQUID LAYERS; SECOND ORDERS; SELF-ORGANIZATIONS; SURFACE CONCENTRATION; SURFACE COVERAGES; SURFACE LOADING;

COMPUTATIONAL METHODS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DIMERS; EXCITED STATES; FLUORESCENCE; FLUORESCENCE SPECTROSCOPY; LIGHT EMISSION; LIQUID NITROGEN; LIQUIDS; MOLECULAR DYNAMICS; MONOLAYERS; PHOTOCHEMICAL REACTIONS;

SNOW;

1 METHYLNAPHTHALENE; 1-METHYLNAPHTHALENE; NAPHTHALENE DERIVATIVE; SNOW;

ARTICLE; CHEMISTRY; MOLECULAR DYNAMICS; QUANTUM THEORY; SURFACE PROPERTY;

MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION; NAPHTHALENES; QUANTUM THEORY; SNOW; SURFACE PROPERTIES;

EID: 80054688829     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp205627a     Document Type: Article

References (127)

1. Devlin, J. P.; Buch, V. J. Phys. Chem. 1995, 99, 16534
2. Devlin, J. P. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6185
3. Banham, S. F.; Sodeau, J. R.; Horn, A. B.; McCoustra, M. R. S.; Chesters, M. A. J. Vac. Sci. Technol., A: Vac. Surf. Films 1996, 14, 1620
4. Horn, A. B.; Chesters, M. A.; McCoustra, M. R. S.; Sodeau, J. R. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1992, 88, 1077
5. Schaff, J. E.; Roberts, J. T. Langmuir 1999, 15, 7232
6. Schaff, J. E.; Roberts, J. T. Langmuir 1998, 14, 1478
7. Bartels-Rausch, T.; Huthwelker, T.; Gaggeler, H. W.; Ammann, M. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 4531
8. Bartels-Rausch, T.; Guimbaud, C.; Gaggeler, H. W.; Ammann, M. Geophys. Res. Lett. 2004, 31
9. Borodin, A.; Hofft, O.; Kahnert, U.; Kempter, V.; Krischok, S.; Abou-Helal, M. O. J. Chem. Phys. 2004, 120, 5407
10. Hellebust, S.; O'Riordan, B.; Sodeau, J. J. Chem. Phys. 2007, 126
11. Ardura, D.; Kahan, T. F.; Donaldson, D. J. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 7353
12. Kahan, T. F.; Donaldson, D. J. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 3819
13. Kahan, T. F.; Reid, J. P.; Donaldson, D. J. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 11006
14. Heger, D.; Klan, P. J. Photochem. Photobiol., A: Chem. 2007, 187, 275
15. Abbatt, J. P. D. Chem. Rev. 2003, 103, 4783
16. Cho, H.; Shepson, P. B.; Barrie, L. A.; Cowin, J. P.; Zaveri, R. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 11226
17. Heger, D.; Jirkovsky, J.; Klan, P. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 6702
18. Roth, C. M.; Goss, K. U.; Schwarzenbach, R. P. Environ. Sci. Technol. 2004, 38, 4078
19. Domine, F.; Shepson, P. B. Science 2002, 297, 1506
20. Klan, P.; Holoubek, I. Chemosphere 2002, 46, 1201
21. Kuo, M. H.; Moussa, S. G.; McNeill, V. F. Atmos. Chem. Phys. Discuss. 2011, 11, 8145
22. Domine, F.; Albert, M.; Huthwelker, T.; Jacobi, H. W.; Kokhanovsky, A. A.; Lehning, M.; Picard, G.; Simpson, W. R. Atmos. Chem. Phys. 2008, 8, 171
23. Grannas, A. M.; Jones, A. E.; Dibb, J.; Ammann, M.; Anastasio, C.; Beine, H. J.; Bergin, M.; Bottenheim, J.; Boxe, C. S.; Carver, G.; Chen, G.; Crawford, J. H.; Domine, F.; Frey, M. M.; Guzman, M. I.; Heard, D. E.; Helmig, D.; Hoffmann, M. R.; Honrath, R. E.; Huey, L. G.; Hutterli, M.; Jacobi, H. W.; Klan, P.; Lefer, B.; McConnell, J.; Plane, J.; Sander, R.; Savarino, J.; Shepson, P. B.; Simpson, W. R.; Sodeau, J. R.; von Glasow, R.; Weller, R.; Wolff, E. W.; Zhu, T. Atmos. Chem. Phys. 2007, 7, 4329
24. Finlayson-Pitts, B. J.; Pitts, J. N. Chemistry of the Upper and Lower Atmosphere: Theory, Experiments, and Applications; Academic Press: San Diego, 2000.
25. Doppenschmidt, A.; Butt, H. J. Langmuir 2000, 16, 6709
26. Wettlaufer, J. S. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A: Math. Phys. Eng. Sci. 1999, 357, 3403
27. Wettlaufer, J. S. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 2516
28. Bolton, K.; Pettersson, J. B. C. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1590
29. Ikeda-Fukazawa, T.; Kawamura, K. J. Chem. Phys. 2004, 120, 1395
30. Kroes, G. J. Surf. Sci. 1992, 275, 365
31. Conde, M. M.; Vega, C.; Patrykiejew, A. J. Chem. Phys. 2008, 129
32. Neshyba, S.; Nugent, E.; Roeselova, M.; Jungwirth, P. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 4597
33. Pfalzgraff, W.; Neshyba, S.; Roeselova, M. J. Phys. Chem. A 2011, 10.1021/jp111359a
34. Wania, F.; Hoff, J. T.; Jia, C. Q.; Mackay, D. Environ. Pollut. 1998, 102, 25
35. Domine, F.; Cincinelli, A.; Bonnaud, E.; Martellini, T.; Picaud, S. Environ. Sci. Technol. 2007, 41, 6033
36. Herbert, B. M. J.; Halsall, C. J.; Villa, S.; Jones, K. C.; Kallenborn, R. Environ. Sci. Technol. 2005, 39, 2998
37. Czech, C.; Hammer, S. M.; Bonn, B.; Schmidt, M. U. Atmos. Environ. 2011, 45, 687
38. Domine, F.; Taillandier, A. S.; Simpson, W. R. J. Geophys. Res., [Earth Surf.] 2007, 112, F02031
39. Legagneux, L.; Cabanes, A.; Domine, F. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2002, 107
40. Collignon, B.; Picaud, S. Chem. Phys. Lett. 2004, 393, 457
41. Picaud, S.; Hoang, P. N. M. J. Chem. Phys. 2000, 112, 9898
42. Picaud, S.; Hoang, P. N. M.; Peybernes, N; Le Calve, S; Mirabel, P J. Chem. Phys. 2005, 122, 194707
43. Vacha, R.; Cwiklik, L.; Rezac, J.; Hobza, P.; Jungwirth, P.; Valsaraj, K.; Bahr, S.; Kempter, V. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 4942
44. Bludsky, O.; Rubes, M.; Soldan, P.; Nachtigall, P. J. Chem. Phys. 2008, 128
45. Tsuzuki, S.; Honda, K.; Uchimaru, T.; Mikami, M. J. Chem. Phys. 2004, 120, 647
46. Lee, E. C.; Kim, D.; Jurecka, P.; Tarakeshwar, P.; Hobza, P.; Kim, K. S. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 3446
47. Riley, K. E.; Pitonak, M.; Jurecka, P.; Hobza, P. Chem. Rev. 2010, 110, 5023
48. Wang, W. Z.; Pitonak, M.; Hobza, P. ChemPhysChem 2007, 8, 2107
49. Podeszwa, R.; Szalewicz, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 2735
50. Grimme, S. J. Comp. Chem. 2006, 27, 1787
51. Gonzalez, C.; Lim, E. C. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 2953
52. Walsh, T. R. Chem. Phys. Lett. 2002, 363, 45
53. Lee, N. K.; Park, S.; Kim, S. K. J. Chem. Phys. 2002, 116, 7910
54. Saeki, M.; Akagi, H.; Fujii, M. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 1176
55. Rubes, M.; Bludsky, O.; Nachtigall, P. ChemPhysChem 2008, 9, 1702
56. Huenerbein, R.; Grimme, S. Chem. Phys. 2008, 343, 362
57. Fink, R. F.; Pfister, J.; Zhao, H. M.; Engels, B. Chem. Phys. 2008, 346, 275
58. Stratmann, R. E.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 1998, 109, 8218
59. Amicangelo, J. C. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 9174
60. Rocha-Rinza, T.; De Vico, L.; Veryazov, V.; Roos, B. O. Chem. Phys. Lett. 2006, 426, 268
61. Christiansen, O.; Koch, H.; Jorgensen, P. Chem. Phys. Lett. 1995, 243, 409
62. Hattig, C. J. Chem. Phys. 2003, 118, 7751
63. Hattig, C.; Weigend, F. J. Chem. Phys. 2000, 113, 5154
64. Kohn, A.; Hattig, C. J. Chem. Phys. 2003, 119, 5021
65. Rocha-Rinza, T.; Christiansen, O. Chem. Phys. Lett. 2009, 482, 44
66. Pabst, M.; Lunkenheimer, B.; Kohn, A. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 8335
67. Mataga, N.; Tomura, M.; Nishimur., H. Mol. Phys. 1965, 9, 367
68. Kawakubo, T. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1972, 16, 333
69. Kawakubo, T.; Okada, M.; Shibata, T. J. Phys. Soc. Jpn. 1966, 21, 1469
70. Hara, K.; Demayo, P.; Ware, W. R.; Weedon, A. C.; Wong, G. S. K.; Wu, K. C. Chem. Phys. Lett. 1980, 69, 105
71. Kahan, T. F.; Donaldson, D. J. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 1277
72. Jones, P. F.; Nicol, M. J. Chem. Phys. 1968, 48, 5440
73. Jaffrezo, J. L.; Clain, M. P.; Masclet, P. Atmos. Environ. 1994, 28, 1139
74. Masclet, P.; Hoyau, V.; Jaffrezo, J.; Legrand, M. Analysis 1995, 23, 250
75. Allamandola, L. J.; Bernstein, M. P.; Sandford, S. A.; Walker, R. L. Space Sci. Rev. 1999, 90, 219
76. Literak, J.; Klan, P.; Heger, D.; Loupy, A. J. Photochem. Photobiol., A: Chem. 2003, 154, 155
77. Phillips, G. J.; Simpson, W. R. J. Geophys. Res., [Atmos.] 2005, 110, D08306
78. Jacobi, H. W.; Annor, T.; Quansah, E. J. Photochem. Photobiol., A: Chem. 2006, 179, 330
79. Jacobi, H. W.; Hilker, B. J. Photochem. Photobiol., A: Chem. 2007, 185, 371
80. Jacobi, H. W.; Kwakye-Awuah, B.; Schrems, O. Ann. Glaciol. 2004, 39, 29
81. Bock, J.; Jacobi, H. W. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 1790
82. Matykiewiczova, N.; Klanova, J.; Klan, P. Environ. Sci. Technol. 2007, 41, 8308
83. Kurkova, R.; Ray, D.; Nachtigallova, D.; Klan, P. Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 3430
84. Abbatt, J. P. D.; Bartels-Rausch, T.; Ullerstam, M.; Ye, T. J. Environ. Res. Lett. 2008, 3
85. Antonov, L. TrAC, Trends Anal. Chem. 1997, 16, 536
86. Buch, V.; Sandler, P.; Sadlej, J. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 8641
87. Bernal, J. D.; Fowler, R. H. J. Chem. Phys. 1933, 1, 515
88. Rick, S. W. J. Chem. Phys. 2004, 120, 6085
89. Hess, B.; Kutzner, C.; van der Spoel, D.; Lindahl, E. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 435
90. van Gunsteren, W. F.; Billeter, S. R.; Eising, A. A.; Hünenberger, P. H.; Krüger, P.; Mark, A. E.; Scott, W. R. P.; Tironi, I. G. Biomolecular Simulation: The GROMOS96 Manual and User Guide; Hochschulverlag AG an der ETH Zürich: Zürich, Switzerland, 1996.
91. Vega, C.; Martin-Conde, M.; Patrykiejew, A. Mol. Phys. 2006, 104, 3583
92. Muchova, E.; Gladich, I.; Picaud, S.; Hoang, P. N. M.; Roeselova, M. J. Phys. Chem. A 2011, 10.1021/jp110391q
93. Parrinello, M.; Rahman, A. J. Appl. Phys. 1981, 52, 7182
94. Nose, S. Mol. Phys. 1984, 52, 255
95. Hoover, W. G. Phys. Rev. A 1985, 31, 1695
96. Darden, T.; York, D.; Pedersen, L. J. Chem. Phys. 1993, 98, 10089
97. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577
98. Schafer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829
99. Rubes, M.; Nachtigall, P.; Vondrasek, J.; Bludsky, O. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 8412
100. Weigend, F.; Kohn, A.; Hattig, C. J. Chem. Phys. 2002, 116, 3175
101. Weigend, F.; Haser, M.; Patzelt, H.; Ahlrichs, R. Chem. Phys. Lett. 1998, 294, 143
102. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J., J. A.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.;; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, revision A.1; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
103. Ahlrichs, R.; Bar, M.; Haser, M.; Horn, H.; Kolmel, C. Chem. Phys. Lett. 1989, 162, 165
104. Sokolov, O.; Abbatt, J. P. D. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 775
105. Hasegawa, T.; Imase, Y.; Imada, M.; Kumakura, K.; Yoshioka, M. J. Phys. Org. Chem. 1996, 9, 677
106. Klan, P.; Wirz, J. Photochemistry of Organic Compounds: From Concepts to Practice, 1 st ed.; John Wiley & Sons Ltd.: Chichester, U.K., 2009.
107. Hasegawa, T.; Kajiyama, M.; Yamazaki, Y. J. Phys. Org. Chem. 2000, 13, 437
108. Tasaki, Y.; Okada, T. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 2618
109. Darvas, M.; Picaud, S.; Jedlovszky, P. ChemPhysChem 2010, 11, 3971
110. Sauri, V.; Serrano-Andres, L.; Shahi, A. R. M.; Gagliardi, L.; Vancoillie, S.; Pierloot, K. J. Chem. Theory Comput. 2011, 7, 153
111. Murrell, J. N.; Tanaka, J. Mol. Phys. 1964, 7, 363
112. Lim, E. C. Acc. Chem. Res. 1987, 20, 8
113. East, A. L. L.; Lim, E. C. J. Chem. Phys. 2000, 113, 8981
114. Das, A.; Mahato, K. K.; Chakraborty, T. Chem. Phys. Lett. 2001, 341, 115
115. Gadre, S. R.; Deshmukh, M. M.; Chakraborty, T. Chem. Phys. Lett. 2004, 384, 350
116. Perkampus, H.-H. UV-VIS Atlas of Organic Compounds, 2 nd ed.; Wiley VCH: Weinheim, Germany, 1992.
117. Wang, Z.; Friedrich, D. M.; Beversluis, M. R.; Hemmer, S. L.; Joly, A. G.; Huesemann, M. H.; Truex, M. J.; Riley, R. G.; Thompson, C. J.; Peyton, B. M. Environ. Sci. Technol. 2001, 35, 2710
118. Erina, M. V.; Vashkevich, O. V. J. Appl. Spectrosc. 2009, 76, 902
119. Petitjean, M.; Hantal, G.; Chauvin, C.; Mirabel, P.; Le Calve, S.; Hoang, P. N. M.; Picaud, S.; Jedlovszky, P. Langmuir 2010, 26, 9596
120. Heger, D.; Klanova, J.; Klan, P. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 1277
121. Abascal, J. L. F.; Fernandez, R. G.; Vega, C.; Carignano, M. A. J. Chem. Phys. 2006, 125
122. Wettlaufer, J. S.; Worster, M. G. Annu. Rev. Fluid Mech. 2006, 38, 427
123. Ruzicka, R.; Barakova, L.; Klan, P. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9346
124. Herbert, B. M. J.; Villa, S.; Halsall, C. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2006, 63, 3
125. Barrie, L. A.; Gregor, D.; Hargrave, B.; Lake, R.; Muir, D.; Shearer, R.; Tracey, B.; Bidleman, T. Sci. Total Environ. 1992, 122, 1
126. MacDonald, R. W.; Barrie, L. A.; Bidleman, T. F.; Diamond, M. L.; Gregor, D. J.; Semkin, R. G.; Strachan, W. M. J.; Li, Y. F.; Wania, F.; Alaee, M.; Alexeeva, L. B.; Backus, S. M.; Bailey, R.; Bewers, J. M.; Gobeil, C.; Halsall, C. J.; Harner, T.; Hoff, J. T.; Jantunen, L. M. M.; Lockhart, W. L.; Mackay, D.; Muir, D. C. G.; Pudykiewicz, J.; Reimer, K. J.; Smith, J. N.; Stern, G. A.; Schroeder, W. H.; Wagemann, R.; Yunker, M. B. Sci. Total Environ. 2000, 254, 93
127. Klanova, J.; Klan, P.; Nosek, J.; Holoubek, I. Environ. Sci. Technol. 2003, 37, 1568