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Formation of coronene:water complexes: FTIR study in argon matrices and theoretical characterisation

Authors :
Audrey Moudens
Guillaume Rouaut
Aude Simon
Jennifer A. Noble
Christophe Iftner
Christian Aupetit
Joëlle Mascetti
Modélisation, Agrégats, Dynamique (LCPQ) (MAD)
Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ)
Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Institut des Sciences Moléculaires (ISM)
Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
LERMA Cergy (LERMA)
Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA (UMR_8112))
Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Cergy Pontoise (UCP)
Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Cergy Pontoise (UCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Université Montesquieu - Bordeaux 4-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Source :
Physical Chemistry Chemical Physics, Physical Chemistry Chemical Physics, Royal Society of Chemistry, 2017, 19 (12), pp.8516-8529. ⟨10.1039/C6CP08559H⟩
Publication Year :
2017

Abstract

In this paper, we report a combined theoretical and experimental study of coronene:water interactions in low temperature argon matrices. The theoretical calculations were performed using the mixed density functional-based tight binding/force field approach. The results are discussed in the light of experimental matrix isolation FTIR spectroscopic data. We show that, in the solid phase, (C24H12)(H2O)n (n ≤ 6) σ-type complexes, i.e. with water molecules coordinated on the edge of coronene, are formed, whereas in the gas phase, π-interaction is preferred. These σ-complexes are characterised by small shifts in water absorption bands and a larger blue shift of the out-of-plane γ(CH) deformation of coronene, with the shift increasing with the number of complexed water molecules. Such σ interaction is expected to favour photochemical reaction between water and coronene at the edges of the coronene molecule, leading to the formation of oxidation products at low temperature, even in the presence of only a few water molecules and at radiation energies below the ionisation potential of coronene.

Details

ISSN :
14639084 and 14639076
Volume :
19
Issue :
12
Database :
OpenAIRE
Journal :
Physical chemistry chemical physics : PCCP
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2a47c31c5e94dc8de84e117871a3ca5c
Full Text :
https://doi.org/10.1039/C6CP08559H⟩