State-resolved scattering of anions with neutral molecules in combination with strong laser fields, studied with velocity map imaging
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des experimentellen Forschungsprojekts haben wir die Reaktionsdynamik von lonen-Molekül-Reaktionen erforscht und Methoden zur Kontrolle dieser Dynamik untersucht. Wir konnten in den differentiellen Wirkungsquerschnitten eine Reihe von Reaktionsmechanismen identifizieren. Für einige Messungen liegen bereits Simulationsrechnungen von unseren Kollaborationspartnern vor und im Vergleich konnten wir gute Übereinstimmungen finden. Für die Reaktion von Ar+ + N2 konnte nach einer Weiterentwicklung des Reaktions-Spektrometers die Vibrationsanregung des Reaklionsprodukls N2+' bestimmt werden. Daraus konnten Rückschlüsse auf die nicht-adiabatische Dynamik der Reaktion gezogen werden. Für die Reaktion von OH-(H2O) mit CH3I konnte ein starker Einftuss der niedrigsten Vibrationsfrequenz des lonenclusters auf die Reaktivität beobachtet werden. Um die Stereodynamik von lonen-Molekül-Reaktionen mit CH3I zu untersuchen haben wir eine Methode zur Ausrichtung der Moleküle mit intensiven Laserpulsen implementiert und ein Verfahren zur Messung der mittleren Ausrichtung der Moleküle erfolgreich getestet. Für den Einfluss des Laserfeldes auf den Wirkungsquerschnitt für die Reaktion konnte eine obere Grenze bestimmt werden. Für die exotherme nukleophile Substitulions-Reaktion von F- mit CH3I haben wir in Übereinstimmung mit Simulationsrechnungen gefunden, dass mehrere unterschiedliche Reaktionsmechanismen beitragen. Für die Reaktion des iso-elektronischen lon OH- mit CH3I haben wir eine deutlich geänderte Rolle der verschiedenen Reaktionsmechanismen gefunden. Für die endotherme Reaktion l- + CH3CI haben wir erste Ergebnisse, deren Interpretation aber noch nicht gesichert ist. Des weiteren haben wir gefunden, dass die Anlagerung einzelner Wassermoleküle an OH- -Reaktenden die Reaktionsdynamik deutlich und auf unerwartete Weise beeinflusst. Dies konnten wir auf einen Effekt der Stereodynamik im Eingangskanal der Reaktion zurückführen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- F-CH3I → FCH3 +I- Reaction dynamics, nontraditional atomistic mechanisms and formation of a hydrogen-bonded complex. J. Phys. Chem. Lett I. 2747 (2010)
J. Zhang, J. Mikosch, S. Trippel, R. Otto, M. Weidemüller, R. Wester, W. L. Hase
- On the dynamics of chemical reactions of negative ions. Int. Rev. Phys. Chem. 29. 589 (2010)
J. Mikosch, M. Weidemüller, R. Wester
- Nanosecond photofragment imaging of adiabatic molecular alignment. J. Chem. Rhys. 134. 104306 (2011)
S. Trippel, M. Stei, C. Eichhorn, R. Otto, P. Hlavenka, M. Weidemüller, R. Wester
- Reaction dynamics of temperaturc-variable anion water clusters studied with crossed beams and by direct dynamics. Faraday Disc. 157. 41 (2012)
R. Otto, J. Xie, J. Brox, S. Trippel, M. Stei, T. Best, M. R. Siebert, W. L. Hase, R. Wester
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c2fd20013a) - Single solvent molecules can affect the dynamics of substitution reactions. Nature Chemistry 4, 534 (2012)
R. Otto, J. Brox, S. Trippel, M. Stei, T. Best, R. Wester
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/NCHEM.1362) - Indirect dynamics in a highly exoergic substitution reaction. J. Am. Chem. Soc. 135. 4250 (2013)
J. Mikosch, J. Zhang, S. Trippel, C. Eichhorn, R. Otto, R. Sun, W. A. de Jong, M. Weidemüller, W. L. Hase, R. Wester
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/ja308042v)
