Ab initio investigation of ethanoltetracene interactions during adsorption

• Autorzy: Kania S. , Kościelniak-Mucha B. , Kuliński J. , Słoma P. , Wojciechowski K.

Warianty tytułu

PL

Badanie ab initio oddziaływania etanol-tetracen podczas adsorpcji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ab initio calculations presented in this work are performed to investigate the geometry, interaction energy and bonding properties of binary complexes formed between neutral ethanol and tetracene molecules. Two different geometries were applied for the study. The interaction energies between molecules in the complex posses minimum at the distance of about 3.6 Å among oxygen atom in ethanol and the neighbouring carbon atom of tetracene skeleton.

PL

Obliczenia kwantowo chemiczne potwierdziły istnienie warstwy adsorpcyjnej etanolu w odległości d ok. 3,6 Å od narożnego węgla w bocznym pierścieniu szkieletu tetracenu. Warstwa ta zapewnia jedynie zachodzenie procesu fizykosorpcji. Ponieważ badania doświadczalne wykazały wzrost skrośnego prądu płynącego przez warstwę tetracenu podczas procesu aktywacji tej warstwy w wyniku oddziaływania z parami etanolu, to musi tu jeszcze zachodzić proces związany z transferem elektronów. Proces taki jest procesem chemisorpcji. Uzyskane wartości energii orbitali LUMO dla kompleksu złożonego z cząsteczki tetracenu i etanolu wskazują że w przypadku, gdy wymiana elektronów zachodzi pomiędzy cząsteczką etanolu leżącą w płaszczyźnie szkieletu tetracenu a cząsteczką tetracenu to związane jest to z przejściem pomiędzy poziomami LUMO+3 i LUMO+4 kompleksu. Jeżeli jednak wymiana elektronu zachodzi podczas przemieszczanie się etanolu w płaszczyźnie odległej o ok. 3,3 Å od płaszczyzny szkieletu tetracenowego ponad środkiem bocznego pierścienia benzenowego szkieletu tetracenu to wówczas wymiana elektronu pomiędzy cząsteczką etanolu a cząsteczką tetracenu zachodzi przy przejściu pomiędzy poziomami LUMO+2 i LUMO+3 kompleksu.

Słowa kluczowe

EN

noncovalent interactions; adsorption energy; quantum chemistry calculations

PL

interakcje niekowalencyjne; energia adsorpcji; obliczenia z chemii kwantowej

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Scientific Bulletin. Physics / Lodz University of Technology
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 39
• Strony: 13--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il. kolor., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kania S.

• Institute of Physics, Lodz University of Technology, ul. Wólczańska 219, 90-924 Łódź, Poland
• Centre of Mathematics and Physics, Lodz University of Technology, Al. Politechniki 11, 90-924 Łódź, Poland

autor

Kościelniak-Mucha B.

• Centre of Mathematics and Physics, Lodz University of Technology, Al. Politechniki 11, 90-924 Łódź, Poland

autor

Kuliński J.

• Centre of Mathematics and Physics, Lodz University of Technology, Al. Politechniki 11, 90-924 Łódź, Poland

autor

Słoma P.

• Centre of Mathematics and Physics, Lodz University of Technology, Al. Politechniki 11, 90-924 Łódź, Poland

autor

Wojciechowski K.

• Centre of Mathematics and Physics, Lodz University of Technology, Al. Politechniki 11, 90-924 Łódź, Poland

Bibliografia

• [1] Karlický F., Otyepková E., Lo R., Pitonák M., Jurecka P., Pykal M., Hobza P., Otyepka M. 2017. Adsorption of organic molecules to van der Waals materials: comparison of fluorographene and fluorographite with graphene. J. Chem. Theory Comput. 13: 1328-1340.
• [2] Kania S., Kościelniak-Mucha B., Kuliński J., Słoma P., Wojciechowski K. 2017. Sensitivity of tetracene layer. Sci. Bull. Techn, Univ.Lodz, Physics, 38: 45-51.
• [3] Kania S., Kuliński J. 2013. Adsorption of ethanol to thin layer of acenes as a process of interconnected networks. Sci. Bull. Techn, Univ.Lodz, Physics, 34: 27-34.
• [4] Kania S., Kuliński J. 2011. Absorbtion enhanced currents in thin layers of low dimension organics. Sci. Bull. Techn. Univ. Lodz, Physics, 32: 23-30.
• [5] Mallocci G., Cappellini G., Mulas G., Mattoni A. 2011. Electronic and optical properties of families of polycyclic aromatic hydrocarbons: a systematic (timedependent) density functional theory study, Chem. Physics 384: 19-27.
• [6] Boys S.F., Bernardi F. 1970. The calculation of small molecular interactions by the differences of separate total energies. Some procedures with reduced errors. Mol. Phys. 19: 553-566.
• [7] Coropceanu V., Cornil J., da Silva Filho D.A., Olivier Y., Silbey R., Bredas J-L. 2007. Charge Transport in Organic Semiconductors, Chem. Rev. 107: 926-952.
• [8] Morokuma K., Kitaura K. 1981. Energy decomposition analysis of molecular interactions. [in:] Chemical Applications of Atomic and Molecular Electrostatic Potentials, ed. Politzer P., 215-242. New York: Springer Science and Business Media.
• [9] Chen W., Gordon M.S. 1996. Energy decomposition analyses for many-body interaction and applications to water complexes. J. Phys. Chem. 100:14316-14328.
• [10] Grimme S., Anthony J., Ehrlich S., Krieg H. 2010. A consistent and accurate ab initio parametrization of density functional dispersion correction (DFT-D) for the 94 elements H-Pu. J. Chem. Phys. 132: 154104-01-154104-19.
• [11] Grimme S., Ehrlich S., Goerigk L. 2011. Effect of the damping function in dispersion corrected density functional theory. J. Comp. Chem. 32: 1456-1465.
• [12] Brandão F.G.S.L., Horodecki M. 2015. Exponential decay of correlations implies area law. Commun. Math. Phys. 333: 761-798.
• [13] Karlický F., Otyepková E., Banás P., Lazar P., Kocman M., Otyepka M. 2015. Interplay between ethanol adsorption to high-energysites and clustering on graphene and graphite alters the measured isosteric adsorption enthalpies. J. Phys. Chem. C 119: 20535-20543.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).