Free energy barrier in the growth of sulfuric acid-ammonia and sulfuric acid-dimethylamine clusters

Journal of Chemical Physics

Volumn 139, Issue 8, 2013, Pages

  Olenius, T ^a   Kupiainen Maatta O ^a   Ortega, I K ^a   Kurten T ^a   Vehkamaki H ^a  

^a UNIVERSITY OF HELSINKI   (Finland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACID CONCENTRATIONS; ENERGIES OF FORMATION; FIRST PRINCIPLES; GAS PHASE MOLECULES; MOLECULAR CLUSTERS; NEW PARTICLE FORMATION; SIMULATED SYSTEM; STEADY-STATE KINETICS;

AMMONIA; ENERGY BARRIERS; FREE ENERGY; MOLECULES; QUANTUM CHEMISTRY; SULFURIC ACID;

AGGLOMERATION;

EID: 84903362835     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.4819024     Document Type: Article

References (47)

1. IPCC, The Intergovernmental Panel on Climate Change, Climate Change 2007: The Physical Science Basis (Cambridge University Press, New York, 2007).
2. J. Merikanto, D. V. Spracklen, G. W. Mann, S. J. Pickering, and K. S. Carslaw, Atmos. Chem. Phys. 9, 8601 (2009). 10.5194/acp-9-8601-2009
3. J. R. Pierce and P. J. Adams, Atmos. Chem. Phys. 9, 1339 (2009). 10.5194/acp-9-1339-2009
4. V.-M. Kerminen, M. Paramonov, T. Anttila, I. Riipinen, C. Fountoukis, H. Korhonen, E. Asmi, L. Laakso, H. Lihavainen, E. Swietlicki, B. Svenningsson, A. Asmi, S. N. Pandis, M. Kulmala, and T. Petäjä, Atmos. Chem. Phys. 12, 12037 (2012). 10.5194/acp-12-12037-2012
5. C. Kuang, P. H. McMurry, A. V. McCormick, and F. L. Eisele, J. Geophys. Res. 113, D10209, doi: 10.1029/2007JD009253 (2008).
6. S.-L. Sihto, M. Kulmala, V.-M. Kerminen, M. Dal Maso, T. Petäjä, I. Riipinen, H. Korhonen, F. Arnold, R. Janson, M. Boy, A. Laaksonen, and K. E. J. Lehtinen, Atmos. Chem. Phys. 6, 4079 (2006). 10.5194/acp-6-4079-2006
7. R. Zhang, I. Suh, J. Zhao, D. Zhang, E. C. Fortner, X. Tie, L. T. Molina, and M. J. Molina, Science 304, 1487 (2004). 10.1126/science.1095139
8. R. Zhang, A. Khalizov, L. Wang, M. Hu, and W. Xu, Chem. Rev. 112, 1957 (2012). 10.1021/cr2001756
9. G.-L. Hou, W. Lin, S. H. M. Deng, J. Zhang, W.-J. Zheng, F. Paesani, and X.-B. Wang, J. Phys. Chem. Lett. 4, 779 (2013). 10.1021/jz400108y
10. T. Kurtén, V. Loukonen, H. Vehkamäki, and M. Kulmala, Atmos. Chem. Phys. 8, 4095 (2008). 10.5194/acp-8-4095-2008
11. V. Loukonen, T. Kurtén, I. K. Ortega, H. Vehkamäki, A. A. H. Padua, K. Sellegri, and M. Kulmala, Atmos. Chem. Phys. 10, 4961 (2010). 10.5194/acp-10-4961-2010
12. J. Kirkby, J. Curtius, J. Almeida, E. Dunne, J. Duplissy, S. Ehrhart, A. Franchin, S. Gagné, L. Ickes, A. Kurten, A. Kupc, A. Metzger, F. Riccobono, L. Rondo, S. Schobesberger, G. Tsagkogeorgas, D. Wimmer, A. Amorim, F. Bianchi, M. Breitenlechner, A. David, J. Dommen, A. Downard, M. Ehn, R. C. Flagan, S. Haider, A. Hansel, D. Hauser, W. Jud, H. Junninen, F. Kreissl, A. Kvashin, A. Laaksonen, K. Lehtipalo, J. Lima, E. R. Lovejoy, V. Makhmutov, S. Mathot, J. Mikkilä, P. Minginette, S. Mogo, T. Nieminen, A. Onnela, P. Pereira, T. Petäjä, R. Schnitzhofer, J. H. Seinfeld, M. Sipilä, Y. Stozhkov, F. Stratmann, A. Tome, J. Vanhanen, Y. Viisanen, A. Vrtala, P. E. Wagner, H. Walther, E. Weingartner, H. Wex, P. M. Winkler, K. S. Carslaw, D. R. Worsnop, U. Baltensperger, and M. Kulmala, Nature (London) 476, 429 (2011). 10.1038/nature10343
13. M. Kulmala, J. Kontkanen, H. Junninen, K. Lehtipalo, H. E. Manninen, T. Nieminen, T. Petäjä, M. Sipilä, S. Schobesberger, P. Rantala, A. Franchin, T. Jokinen, E. Järvinen, M. Äijälä, J. Kangasluoma, J. Hakala, P. P. Aalto, P. Paasonen, J. Mikkilä, J. Vanhanen, J. Aalto, H. Hakola, U. Makkonen, T. Ruuskanen, R. L. Mauldin III, J. Duplissy, H. Vehkamäki, J. Bäck, A. Kortelainen, I. Riipinen, T. Kurtén, M. V. Johnston, J. N. Smith, M. Ehn, T. F. Mentel, K. E. J. Lehtinen, A. Laaksonen, V.-M. Kerminen, and D. R. Worsnop, Science 339, 943 (2013). 10.1126/science.1227385
14. H. Junninen, M. Ehn, T. Petäjä, L. Luosujärvi, T. Kotiaho, R. Kostiainen, U. Rohner, M. Gonin, K. Fuhrer, M. Kulmala, and D. R. Worsnop, Atmos. Meas. Tech. 3, 1039 (2010). 10.5194/amt-3-1039-2010
15. T. Kurtén, T. Petäjä, J. Smith, I. K. Ortega, M. Sipilä, H. Junninen, M. Ehn, H. Vehkamäki, L. Mauldin, D. R. Worsnop, and M. Kulmala, Atmos. Chem. Phys. 11, 3007 (2011). 10.5194/acp-11-3007-2011
16. M. Kulmala, I. Riipinen, M. Sipilä, H. E. Manninen, T. Petäjä, H. Junninen, M. Dal Maso, G. Mordas, A. Mirme, M. Vana, A. Hirsikko, L. Laakso, R. M. Harrison, I. Hanson, C. Leung, K. E. J. Lehtinen, and V.-M. Kerminen, Science 318, 89 (2007). 10.1126/science.1144124
17. A. B. Nadykto, F. Yu, M. V. Jakovleva, J. Herb, and Y. Xu, Entropy 13, 554 (2011). 10.3390/e13020554
18. B. Temelso, T. E. Morrell, R. M. Shields, M. A. Allodi, E. K. Wood, K. N. Kirschner, T. C. Castonguay, K. A. Archer, and G. C. Shields, J. Phys. Chem. A 116, 2209 (2012). 10.1021/jp2119026
19. H. R. Leverentz, J. I. Siepmann, D. G. Truhlar, V. Loukonen, and H. Vehkamäki, J. Phys. Chem. A 117, 3819 (2013). 10.1021/jp402346u
20. G. K. Schenter, S. M. Kathmann, and B. C. Garrett, Phys. Rev. Lett. 82, 3484 (1999). 10.1103/PhysRevLett.82.3484
21. S. M. Kathmann, G. K. Schenter, and B. C. Garrett, J. Chem. Phys. 111, 4688 (1999). 10.1063/1.479230
22. F. Yu, J. Geophys. Res. D 111, D01204, doi: 10.1029/2005JD005968 (2006).
23. F. Yu, Atmos. Chem. Phys. 6, 5193 (2006). 10.5194/acp-6-5193-2006
24. M. J. McGrath, T. Olenius, I. K. Ortega, V. Loukonen, P. Paasonen, T. Kurtén, M. Kulmala, and H. Vehkamäki, Atmos. Chem. Phys. 12, 2345 (2012). 10.5194/acp-12-2345-2012
25. I. K. Ortega, O. Kupiainen, T. Kurtén, T. Olenius, O. Wilkman, M. J. McGrath, V. Loukonen, and H. Vehkamäki, Atmos. Chem. Phys. 12, 225 (2012). 10.5194/acp-12-225-2012
26. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, GAUSSIAN 09, Revision A.1, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2009.
27. A. D. Becke, J. Chem. Phys. 98, 5648 (1993). 10.1063/1.464913
28. J. A. Montgomery Jr., M. J. Frisch, J. W. Ochterski, and G. A. Petersson, J. Chem. Phys. 110, 2822 (1999). 10.1063/1.477924
29. R. Ahlrichs, M. Bär, M. Häser, H. Horn, and C. Kölmel, Chem. Phys. Lett. 162, 165 (1989). 10.1016/0009-2614(89)85118-8
30. C. Hättig and F. Weigend, J. Chem. Phys. 113, 5154 (2000). 10.1063/1.1290013
31. T. H. Dunning Jr., K. A. Peterson, and A. K. Wilson, J. Chem. Phys. 114, 9244 (2001). 10.1063/1.1367373
32. See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4819024 E-JCPSA6-139-012333 for the thermochemical data, dipole moments, and polarizabilities of the clusters included in the simulations.
33. H. Vehkamäki, Classical Nucleation Theory in Multicomponent Systems (Springer-Verlag, Berlin, Germany, 2006).
34. G. K. Yue and L. Y. Chan, J. Colloid Interface Sci. 68, 501 (1979). 10.1016/0021-9797(79)90308-4
35. B. R. Bzdek, J. W. DePalma, D. P. Ridge, J. Laskin, and M. V. Johnston, J. Am. Chem. Soc. 135, 3276 (2013). 10.1021/ja3124509
36. T. Su and M. T. Bowers, J. Chem. Phys. 58, 3027 (1973). 10.1063/1.1679615
37. O. Kupiainen, I. K. Ortega, T. Kurtén, and H. Vehkamäki, Atmos. Chem. Phys. 12, 3591 (2012). 10.5194/acp-12-3591-2012
38. H. Israël, Atmospheric Electricity (Israel Program for Sci. Transl. NSF, Jerusalem, 1970), Vol. I.
39. D. R. Bates, Planet. Space Sci. 30, 1275 (1982). 10.1016/0032-0633(82) 90101-5
40. H. Berresheim, T. Elste, C. Plass-Dülmer, F. L. Eisele, and D. J. Tanner, Int. J. Mass Spectrom. 202, 91 (2000). 10.1016/S1387-3806(00)00233-5
41. T. Petäjä, R. L. Mauldin III, E. Kosciuch, J. McGrath, T. Nieminen, P. Paasonen, M. Boy, A. Adamov, T. Kotiaho, and M. Kulmala, Atmos. Chem. Phys. 9, 7435 (2009). 10.5194/acp-9-7435-2009
42. H. E. Manninen, T. Nieminen, I. Riipinen, T. Yli-Juuti, S. Gagné, E. Asmi, P. P. Aalto, T. Petäjä, V.-M. Kerminen, and M. Kulmala, Atmos. Chem. Phys. 9, 4077 (2009). 10.5194/acp-9-4077-2009
43. H. E. Manninen, T. Petäjä, E. Asmi, I. Riipinen, T. Nieminen, J. Mikkilä, U. Hõrrak, A. Mirme, S. Mirme, L. Laakso, V.-M. Kerminen, and M. Kulmala, Boreal Environ. Res. 14, 591 (2009).
44. V.-M. Kerminen, T. Petäjä, H. E. Manninen, P. Paasonen, T. Nieminen, M. Sipilä, H. Junninen, M. Ehn, S. Gagné, L. Laakso, I. Riipinen, H. Vehkamäki, T. Kurtén, I. K. Ortega, M. Dal Maso, D. Brus, A. Hyvärinen, H. Lihavainen, J. Leppä, K. E. J. Lehtinen, A. Mirme, S. Mirme, U. Hõrrak, T. Berndt, F. Stratmann, W. Birmili, A. Wiedensohler, A. Metzger, J. Dommen, U. Baltensperger, A. Kiendler-Scharr, T. F. Mentel, J. Wildt, P. M. Winkler, P. E. Wagner, A. Petzold, A. Minikin, C. Plass-Dülmer, U. Pöschl, A. Laaksonen, and M. Kulmala, Atmos. Chem. Phys. 10, 10829 (2010). 10.5194/acp-10-10829-2010
45. I. Riipinen, S.-L. Sihto, M. Kulmala, F. Arnold, M. Dal Maso, W. Birmili, K. Saarnio, K. Teinilä, V.-M. Kerminen, A. Laaksonen, and K. E. J. Lehtinen, Atmos. Chem. Phys. 7, 1899 (2007). 10.5194/acp-7-1899-2007
46. X. Ge, A. S. Wexler, and S. L. Clegg, Atmos. Environ. 45, 524 (2011). 10.1016/j.atmosenv.2010.10.012
47. M. Dal Maso, A. Hyvärinen, M. Komppula, P. Tunved, V.-M. Kerminen, H. Lihavainen, Y. Viisanen, H.-C. Hansson, and M. Kulmala, Tellus, Ser. B 60, 495 (2008). 10.1111/j.1600-0889.2008.00366.x