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Water Molecular Beam Scattering at α-Al2O3(0001): An Ab Initio Molecular Dynamics Study
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2018-06-25 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b04179
Sophia Heiden 1 , Jonas Wirth 1 , R. Kramer Campen 2 , Peter Saalfrank 1
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2018-06-25 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b04179
Sophia Heiden 1 , Jonas Wirth 1 , R. Kramer Campen 2 , Peter Saalfrank 1
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Recent molecular beam experiments have shown that water may adsorb molecularly or dissociatively on an α-Al2O3(0001) surface, with enhanced dissociation probability compared to “pinhole dosing”, i.e., adsorption under thermal equilibrium conditions. However, precise information on the ongoing reactions and their relative probabilities is missing. In order to shed light on molecular beam scattering for this system, we perform ab initio molecular dynamics calculations to simulate water colliding with α-Al2O3(0001). We find that single water molecules hitting a cold, clean surface from the gas phase are either reflected, molecularly adsorbed, or dissociated (so-called 1–2 dissociation only). A certain minimum translational energy (above 0.1 eV) seems to be required to enforce dissociation, which may explain the higher dissociation probability in molecular beam experiments. When the surface is heated and/or when refined surface and beam models are applied (preadsorption with water or water fragments, clustering and internal preexcitation in the beam), additional channels open, among them physisorption, water clustering on the surface, and so-called 1–4 and 1–4′ dissociation.
中文翻译：
水分子束在散射的α-Al 2 ö 3（0001）：一个从头计算分子动力学研究
最近的分子束实验已经表明，水可以分子或离解吸附上的的α-Al 2 ö 3（0001）面，具有增强的解离概率相比热平衡的条件下“针孔给药”，即，吸附。但是，缺少有关正在进行的反应及其相对概率的精确信息。为了阐明了分子束散射对于该系统，我们执行从头分子动力学计算，以模拟与水碰撞的α-Al 2 ö 3（0001）。我们发现，单个水分子从气相撞击冷的，干净的表面会被反射，分子吸附或离解（仅称为1-2离解）。似乎要求一定的最小平移能（大于0.1 eV）才能进行解离，这可以解释分子束实验中较高的解离概率。当表面被加热和/或应用精制的表面和梁模型（水或水碎片的预吸附，束中的聚集和内部预激发）时，会打开其他通道，其中包括物理吸附，表面上的水聚集等。称为1-4和1-4'解离。
更新日期：2018-06-27
中文翻译：
水分子束在散射的α-Al 2 ö 3（0001）：一个从头计算分子动力学研究
最近的分子束实验已经表明，水可以分子或离解吸附上的的α-Al 2 ö 3（0001）面，具有增强的解离概率相比热平衡的条件下“针孔给药”，即，吸附。但是，缺少有关正在进行的反应及其相对概率的精确信息。为了阐明了分子束散射对于该系统，我们执行从头分子动力学计算，以模拟与水碰撞的α-Al 2 ö 3（0001）。我们发现，单个水分子从气相撞击冷的，干净的表面会被反射，分子吸附或离解（仅称为1-2离解）。似乎要求一定的最小平移能（大于0.1 eV）才能进行解离，这可以解释分子束实验中较高的解离概率。当表面被加热和/或应用精制的表面和梁模型（水或水碎片的预吸附，束中的聚集和内部预激发）时，会打开其他通道，其中包括物理吸附，表面上的水聚集等。称为1-4和1-4'解离。
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