0101109 - UFCH-W 20040117 RIV US eng J - Journal Article
Madeja, F. - Havenith, M. - Nauta, K. - Miller, R. E. - Chocholoušová, Jana - Hobza, Pavel
A Polar Isomer of Formic Acid Dimer Formed in Helium Nanodroplets.
[Polární isomer dimerů kyseliny mravenčí vytvořený v nano-kapičkách helia.]
Journal of Chemical Physics. Roč. 120, č. 22 (2004), s. 10554-10560. ISSN 0021-9606. E-ISSN 1089-7690
R&D Projects: GA MŠMT LN00A032
Institutional research plan: CEZ:AV0Z4040901
Keywords : resolution infrared-spectroscopy * double-resonance spectroscopy * ab initio calculations
Subject RIV: CF - Physical ; Theoretical Chemistry
Impact factor: 3.105, year: 2004

The infrared spectrum of formic acid dimers in helium nanodroplets has been observed corresponding to excitation of the "free" OH and CH stretches. The experimental results are consistent with a polar acyclic structure for the dimer. The formation of this structure in helium, as opposed to the much more stable cyclic isomer with two O-H.O hydrogen bonds, is attributed to the unique growth conditions that exist in helium droplets, at a temperature of 0.37 K. Theoretical calculations are also reported to aid in the interpretation of the experimental results. At long range the intermolecular interaction between the two monomers is dominated by the dipole-dipole interaction, which favors the formation of a polar dimer. By following the minimum-energy path, the calculations predict the formation of an acyclic dimer having one O-H.O and one C-H.O contact. This structure corresponds to a local minimum on the potential energy surface and differs significantly from the structure observed.

Infračervené spektrum dimerů kyseliny mravenčí v nano-kapičkách helia odpovídá excitaci “volných“ OH a CH valenčních vibrací. Experimentální výsledky jsou konsistenční s polární a cyklickou strukturou dimeru. Vznik této struktury v heliu je na rozdíl od mnohem stabilnějších cyklických isomerů s dvěma O-H…O vodíkovými vazbami – připisována unikátním podmínkám růstu existujícím v kapičkách helia při 0,37 K. Teoretické výpočty napomáhají interpretaci experimentálních výsledků. V oblasti sil dalekého dosahu převládá v interakci dvou monomerů dipól-dipól interakce, která podporuje tvorbu polárního dimeru. Výpočty na základě průběhu minimální energie předpovídají vznik acyklického dimeru s jedním spojením O-H…O a jedním spojením C-H…O. tato struktura odpovídá lokálnímu minimu na ploše potenciální energie a významně se liší od struktury pozorované v plynné fázi.

Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0008573