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Vibrations and Thermodynamics of Clusters of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Molecules: The Role of Internal Modes

Authors :
Pascal Parneix
Christine Joblin
Fernand Spiegelman
Florent Calvo
Mathias Rapacioli
Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie
Technische Universität Dresden = Dresden University of Technology (TU Dresden)
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)
Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR)
Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
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)
Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Source :
Journal of Physical Chemistry A, Journal of Physical Chemistry A, American Chemical Society, 2007, 111 (16), pp.2999-3009. ⟨10.1021/jp068821z⟩
Publication Year :
2007
Publisher :
American Chemical Society (ACS), 2007.

Abstract

The vibrational spectra of clusters of coronene molecules are theoretically calculated using a mixed quantum/ classical scheme, each molecule being described by a tight-binding Hamiltonian, the intermolecular forces being provided by explicit Lennard-Jones and point charge sites. The normal modes of vibrations are shown to exhibit significant variations upon clustering. In particular, for large clusters intra- and intermolecular modes tend to mix and fill the mid-infrared range. We also calculate the heat capacity of the (C 24 H 12 ) 8 cluster as a function of temperature, emphasizing the isomerizations that take place during melting. Quantum delocalization effects, as obtained from the Pitzer-Gwinn semiclassical approximation, are important enough to wash out all signatures of the structural transitions on the caloric curve. On the basis of a simple two-state model we estimate that clusters containing about 300 molecules are required for melting to be detected on the caloric curve.

Details

ISSN :
15205215 and 10895639
Volume :
111
Database :
OpenAIRE
Journal :
The Journal of Physical Chemistry A
Accession number :
edsair.doi.dedup.....53af46cdc6ca62c45e2314b5435535ed