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Perturbation of the Surface of Amorphous Solid Water by the Adsorption of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons

Authors :
Joëlle Mascetti
Céline Toubin
Eric Michoulier
Christian Aupetit
Jennifer A. Noble
Aude Simon
Physico-Chimie Moléculaire Théorique (PCMT)
Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules - UMR 8523 (PhLAM)
Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Modélisation, Agrégats, Dynamique (LCPQ) (MAD)
Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ)
Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
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)
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)
Physique des interactions ioniques et moléculaires (PIIM)
Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANR-13-BS08-0005,PARCS,Réactivité des PAH en matrices cryogéniques et sur la glace(2013)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-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 de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
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)
Source :
Journal of Physical Chemistry C, Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2020, 124 (5), pp.2994-3001. ⟨10.1021/acs.jpcc.9b09499⟩, Journal of Physical Chemistry C, 2020, 124 (5), pp.2994-3001. ⟨10.1021/acs.jpcc.9b09499⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

This joint theoretical and experimental study establishes that the adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) onto the amorphous ice surface provokes a broadening and redshift of the "dangling" OH (dOH) ice spectral feature, the redshift increasing with PAH size up to $\sim$ 85~cm$^{-1}$. It also reveals that, in certain interaction configurations, adsorption induces substantial reorganisation of the hydrogen-bonding network at the ice surface. Comparison with experiments validates the novel theoretical methodology relying on the density functional based tight binding approach, which offers a compromise between system size and accuracy enabling a wide sampling of surface structures. Applied in an astrophysical context, this study suggests that widening of the dOH feature by adsorption of aromatic molecules could explain its absence heretofore in observational ice spectra, offering hope that future missions with higher sensitivity will verify its presence or absence in dense regions.<br />Comment: Published in J. Phys. Chem. C

Details

Language :
English
ISSN :
19327447 and 19327455
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Physical Chemistry C, Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2020, 124 (5), pp.2994-3001. ⟨10.1021/acs.jpcc.9b09499⟩, Journal of Physical Chemistry C, 2020, 124 (5), pp.2994-3001. ⟨10.1021/acs.jpcc.9b09499⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....32a51d36c17469bf988676512e54da76
Full Text :
https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b09499⟩