The interaction of Na atoms with the molecular surfaces H₂O and CH₃OH: the role of delocalized Na3s electrons
The interaction of Na atoms with H₂O and CH₃OH films is studied with metastable impact electron spectroscopy (MIES) under UHV conditions. The films were grown at 90 (+/ – 10) K on tungsten substrates, and exposed to Na. Na – induced water dissociation takes place whereby OH and CH₃O – species are fo...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физическая инженерия поверхности |
|---|---|
| Datum: | 2003 |
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2003
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98433 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | The interaction of Na atoms with the molecular surfaces H₂O and CH₃OH: the role of delocalized Na3s electrons / A. Borodin, O. Hofft, U. Kahnert, V. Kempter, A. Allouche // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 2. — С. 146–154. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862720514447900672 |
|---|---|
| author | Borodin, A. Hofft, O. Kahnert, U. Kempter, V. Allouche, A. |
| author_facet | Borodin, A. Hofft, O. Kahnert, U. Kempter, V. Allouche, A. |
| citation_txt | The interaction of Na atoms with the molecular surfaces H₂O and CH₃OH: the role of delocalized Na3s electrons / A. Borodin, O. Hofft, U. Kahnert, V. Kempter, A. Allouche // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 2. — С. 146–154. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физическая инженерия поверхности |
| description | The interaction of Na atoms with H₂O and CH₃OH films is studied with metastable impact electron spectroscopy (MIES) under UHV conditions. The films were grown at 90 (+/ – 10) K on tungsten substrates, and exposed to Na. Na – induced water dissociation takes place whereby OH and CH₃O – species are formed, and Na – atoms
become ionized. At small Na exposures the outermost solvent layer remains largely intact as concluded from
the absence of MIES signals caused by the reaction products. However, emission from OH and CH₃O – species, located at the film surface, occurs at larger exposures. In the same exposure range also emission from Na3s – ionization can be detected. The corresponding spectral structure occurs at an energetic position different from that found on metals or semiconductors. For the (Na – water) system the results are compared with First – Principles calculations on (Na)₂(H₂O)₁₀ clusters concerned with the electron and proton exchange within the cluster. Experiment and theory agree in the energetic positions of the main spectral features from water and
sodium ionization. The calculations suggest that the 3sNa emission observed experimentally is due to the ejection of solvated 3s electrons which are trapped between the Na – core and water molecules of the surrounding water shell. The simultaneous emergence of dissociation products, OH and CH₃O, and solvated 3s electrons suggests that the delocalization and, consequently, the solvation plays an important role in the Na – water (methanol) reaction. Keywords: metastable impact electron spectroscopy (MIES), water, methanol, ice, solvation, alkali.
Взаємодія атомів Na із плівками H₂O та CH₃OH вивчалася методом електронної спектроскопії метаста
більних зіткнень (ЕСМЗ) в умовах надвисокого вакууму. Плівки були вирощені при температурі 90
(+/ –10) K на вольфрамових підкладинках і піддавалися впливу Na. Індукована Na дисоціація води відбувалася при формуванні груп ОН і CH₃O та іонізації атомів Na. За малих експозицій Na, найбільш віддалений розчинний шар залишається, в значній мірі, неушкодженим, що випливає з відсутності сигналів ЕСМЗ, зумовлених продуктами реакції. Однак, за великих часів експозиції спостерігається випро
мінювання від груп ОН та CH₃O, які локалізовані на поверхні плівки. У цьому ж діапазоні експозиції може бути визначена емісія, яка позв’язана з наявністю Na3s іонізації. Відповідний спектральний склад харак
терний для енергетичних спектрів відмінних від знайдених для металів і напівпровідників. Для системи (Na–вода) результати порівнюються з розрахунками для кластерів (Na)₂(H₂O)₁₀, з урахуванням електронної і протонної взаємодії усередині кластера. Експеримент і теорія збігаються за основними спектраль
ними характеристиками енергетичних спектрів від води та іонізованого натрію. Розрахунки підтверд-
жують, що 3sNa емісія, яка спостерігається експериментально пов’язана із випущенням розчинених 3s електронів, що локалізовані між ядром Na та молекулами води навколишньої водяної оболонки. Одночасне виділення продуктів дисоціації, ОН і CH₃O, та розчинених 3s електронів підтверджує, що делокалізація і, відповідно, розчинення відіграють важливу роль у реакціях Na–вода (метанол).
Взаимодействие атомов Na с пленками H₂O и CH₃OH изучалось методом электронной спектроскопии метас
табильных соударений (ЭСМС) в условиях сверхвысокого вакуума. Пленки были выращены при
температуре 90 (+/ –10) К на вольфрамовых подложках и подвергались воздействию Na. Индуцированная Na диссоциация воды происходила при формировании групп ОН и CH₃O и ионизации атомов Na. При малых экспозициях Na наиболее удаленный растворенный слой остается в значительной степени неповрежденным, что следует из отсутствия сигналов ЭСМС, обусловленных продуктами реакции. Однако, при больших временах экспозициии наблюдается излучение от групп ОН и CH₃O локализованных на поверхности пленки. В этом же диапазоне экспозиции может быть определена эмиссия, связанная с наличием Na3s ионизации. Соответствующий спектральный состав характерен для энергетических спектров отличных от найденных для металлов и полупроводников. Для системы (Na–вода) результаты сравниваются с расчетами для кластеров (Na)₂
(H2
O)₁₀, с учетом электронных и протонных взаимодействий внутри кластера. Эксперимент и теория совпадают по основным спектральным характеристикам энергетических спектров от воды и ионизированного натрия. Расчеты подтверждают, что 3sNa эмиссия, наблюдаемая экспериментально, связана с испусканием растворенных 3s электронов, локализованных между ядром Na и молекулами воды окружающей водной оболочки. Одновременное выделение продуктов диссоциации, ОН и CH₃O, и растворенных 3s электронов подтверждает, что делокализация и, соответственно, растворение играют важную роль в реакциях Na–вода (метанол).
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:25:41Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98433 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1999-8074 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-07T18:25:41Z |
| publishDate | 2003 |
| publisher | Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Borodin, A. Hofft, O. Kahnert, U. Kempter, V. Allouche, A. 2016-04-14T15:56:13Z 2016-04-14T15:56:13Z 2003 The interaction of Na atoms with the molecular surfaces H₂O and CH₃OH: the role of delocalized Na3s electrons / A. Borodin, O. Hofft, U. Kahnert, V. Kempter, A. Allouche // Физическая инженерия поверхности. — 2003. — Т. 1, № 2. — С. 146–154. — Бібліогр.: 23 назв. — англ. 1999-8074 PACS: 34.50.Dy, 68.47.–b, 79.60.Dp, 82.30 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98433 The interaction of Na atoms with H₂O and CH₃OH films is studied with metastable impact electron spectroscopy (MIES) under UHV conditions. The films were grown at 90 (+/ – 10) K on tungsten substrates, and exposed to Na. Na – induced water dissociation takes place whereby OH and CH₃O – species are formed, and Na – atoms
 become ionized. At small Na exposures the outermost solvent layer remains largely intact as concluded from
 the absence of MIES signals caused by the reaction products. However, emission from OH and CH₃O – species, located at the film surface, occurs at larger exposures. In the same exposure range also emission from Na3s – ionization can be detected. The corresponding spectral structure occurs at an energetic position different from that found on metals or semiconductors. For the (Na – water) system the results are compared with First – Principles calculations on (Na)₂(H₂O)₁₀ clusters concerned with the electron and proton exchange within the cluster. Experiment and theory agree in the energetic positions of the main spectral features from water and
 sodium ionization. The calculations suggest that the 3sNa emission observed experimentally is due to the ejection of solvated 3s electrons which are trapped between the Na – core and water molecules of the surrounding water shell. The simultaneous emergence of dissociation products, OH and CH₃O, and solvated 3s electrons suggests that the delocalization and, consequently, the solvation plays an important role in the Na – water (methanol) reaction. Keywords: metastable impact electron spectroscopy (MIES), water, methanol, ice, solvation, alkali. Взаємодія атомів Na із плівками H₂O та CH₃OH вивчалася методом електронної спектроскопії метаста
 більних зіткнень (ЕСМЗ) в умовах надвисокого вакууму. Плівки були вирощені при температурі 90
 (+/ –10) K на вольфрамових підкладинках і піддавалися впливу Na. Індукована Na дисоціація води відбувалася при формуванні груп ОН і CH₃O та іонізації атомів Na. За малих експозицій Na, найбільш віддалений розчинний шар залишається, в значній мірі, неушкодженим, що випливає з відсутності сигналів ЕСМЗ, зумовлених продуктами реакції. Однак, за великих часів експозиції спостерігається випро
 мінювання від груп ОН та CH₃O, які локалізовані на поверхні плівки. У цьому ж діапазоні експозиції може бути визначена емісія, яка позв’язана з наявністю Na3s іонізації. Відповідний спектральний склад харак
 терний для енергетичних спектрів відмінних від знайдених для металів і напівпровідників. Для системи (Na–вода) результати порівнюються з розрахунками для кластерів (Na)₂(H₂O)₁₀, з урахуванням електронної і протонної взаємодії усередині кластера. Експеримент і теорія збігаються за основними спектраль
 ними характеристиками енергетичних спектрів від води та іонізованого натрію. Розрахунки підтверд-
 жують, що 3sNa емісія, яка спостерігається експериментально пов’язана із випущенням розчинених 3s електронів, що локалізовані між ядром Na та молекулами води навколишньої водяної оболонки. Одночасне виділення продуктів дисоціації, ОН і CH₃O, та розчинених 3s електронів підтверджує, що делокалізація і, відповідно, розчинення відіграють важливу роль у реакціях Na–вода (метанол). Взаимодействие атомов Na с пленками H₂O и CH₃OH изучалось методом электронной спектроскопии метас
 табильных соударений (ЭСМС) в условиях сверхвысокого вакуума. Пленки были выращены при
 температуре 90 (+/ –10) К на вольфрамовых подложках и подвергались воздействию Na. Индуцированная Na диссоциация воды происходила при формировании групп ОН и CH₃O и ионизации атомов Na. При малых экспозициях Na наиболее удаленный растворенный слой остается в значительной степени неповрежденным, что следует из отсутствия сигналов ЭСМС, обусловленных продуктами реакции. Однако, при больших временах экспозициии наблюдается излучение от групп ОН и CH₃O локализованных на поверхности пленки. В этом же диапазоне экспозиции может быть определена эмиссия, связанная с наличием Na3s ионизации. Соответствующий спектральный состав характерен для энергетических спектров отличных от найденных для металлов и полупроводников. Для системы (Na–вода) результаты сравниваются с расчетами для кластеров (Na)₂
 (H2
 O)₁₀, с учетом электронных и протонных взаимодействий внутри кластера. Эксперимент и теория совпадают по основным спектральным характеристикам энергетических спектров от воды и ионизированного натрия. Расчеты подтверждают, что 3sNa эмиссия, наблюдаемая экспериментально, связана с испусканием растворенных 3s электронов, локализованных между ядром Na и молекулами воды окружающей водной оболочки. Одновременное выделение продуктов диссоциации, ОН и CH₃O, и растворенных 3s электронов подтверждает, что делокализация и, соответственно, растворение играют важную роль в реакциях Na–вода (метанол). The Marseille – Clausthal cooperation was
 supported by the COST 19 action of the EU en Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Физическая инженерия поверхности The interaction of Na atoms with the molecular surfaces H₂O and CH₃OH: the role of delocalized Na3s electrons Взаємодія атомів Na з молекулярними поверхнями H₂O і CH₃OH: роль делокалізованих Na3s електронів Взаимодействие атомов Na с молекулярными поверхностями H₂O и CH₃OH: роль делокализованых Na3s электронов Article published earlier |
| spellingShingle | The interaction of Na atoms with the molecular surfaces H₂O and CH₃OH: the role of delocalized Na3s electrons Borodin, A. Hofft, O. Kahnert, U. Kempter, V. Allouche, A. |
| title | The interaction of Na atoms with the molecular surfaces H₂O and CH₃OH: the role of delocalized Na3s electrons |
| title_alt | Взаємодія атомів Na з молекулярними поверхнями H₂O і CH₃OH: роль делокалізованих Na3s електронів Взаимодействие атомов Na с молекулярными поверхностями H₂O и CH₃OH: роль делокализованых Na3s электронов |
| title_full | The interaction of Na atoms with the molecular surfaces H₂O and CH₃OH: the role of delocalized Na3s electrons |
| title_fullStr | The interaction of Na atoms with the molecular surfaces H₂O and CH₃OH: the role of delocalized Na3s electrons |
| title_full_unstemmed | The interaction of Na atoms with the molecular surfaces H₂O and CH₃OH: the role of delocalized Na3s electrons |
| title_short | The interaction of Na atoms with the molecular surfaces H₂O and CH₃OH: the role of delocalized Na3s electrons |
| title_sort | interaction of na atoms with the molecular surfaces h₂o and ch₃oh: the role of delocalized na3s electrons |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98433 |
| work_keys_str_mv | AT borodina theinteractionofnaatomswiththemolecularsurfacesh2oandch3ohtheroleofdelocalizedna3selectrons AT hoffto theinteractionofnaatomswiththemolecularsurfacesh2oandch3ohtheroleofdelocalizedna3selectrons AT kahnertu theinteractionofnaatomswiththemolecularsurfacesh2oandch3ohtheroleofdelocalizedna3selectrons AT kempterv theinteractionofnaatomswiththemolecularsurfacesh2oandch3ohtheroleofdelocalizedna3selectrons AT allouchea theinteractionofnaatomswiththemolecularsurfacesh2oandch3ohtheroleofdelocalizedna3selectrons AT borodina vzaêmodíâatomívnazmolekulârnimipoverhnâmih2oích3ohrolʹdelokalízovanihna3selektronív AT hoffto vzaêmodíâatomívnazmolekulârnimipoverhnâmih2oích3ohrolʹdelokalízovanihna3selektronív AT kahnertu vzaêmodíâatomívnazmolekulârnimipoverhnâmih2oích3ohrolʹdelokalízovanihna3selektronív AT kempterv vzaêmodíâatomívnazmolekulârnimipoverhnâmih2oích3ohrolʹdelokalízovanihna3selektronív AT allouchea vzaêmodíâatomívnazmolekulârnimipoverhnâmih2oích3ohrolʹdelokalízovanihna3selektronív AT borodina vzaimodeistvieatomovnasmolekulârnymipoverhnostâmih2oich3ohrolʹdelokalizovanyhna3sélektronov AT hoffto vzaimodeistvieatomovnasmolekulârnymipoverhnostâmih2oich3ohrolʹdelokalizovanyhna3sélektronov AT kahnertu vzaimodeistvieatomovnasmolekulârnymipoverhnostâmih2oich3ohrolʹdelokalizovanyhna3sélektronov AT kempterv vzaimodeistvieatomovnasmolekulârnymipoverhnostâmih2oich3ohrolʹdelokalizovanyhna3sélektronov AT allouchea vzaimodeistvieatomovnasmolekulârnymipoverhnostâmih2oich3ohrolʹdelokalizovanyhna3sélektronov AT borodina interactionofnaatomswiththemolecularsurfacesh2oandch3ohtheroleofdelocalizedna3selectrons AT hoffto interactionofnaatomswiththemolecularsurfacesh2oandch3ohtheroleofdelocalizedna3selectrons AT kahnertu interactionofnaatomswiththemolecularsurfacesh2oandch3ohtheroleofdelocalizedna3selectrons AT kempterv interactionofnaatomswiththemolecularsurfacesh2oandch3ohtheroleofdelocalizedna3selectrons AT allouchea interactionofnaatomswiththemolecularsurfacesh2oandch3ohtheroleofdelocalizedna3selectrons |