रहस्यमय HCl + Au(111) प्रतिक्रिया: सिद्धांत और प्रयोग के लिए एक पहेली

HCl का Au(111) पर प्रतिक्रियाशील बिखराव वर्तमान में सतही रसायन विज्ञान के क्षेत्र में सबसे असामान्य प्रतिक्रियाओं में से एक है, क्योंकि यह अब तक सटीक सिद्धांतिक विवरण से बच रहा है। सिद्धांत और प्रयोग के बीच देखी गई असंगति के संभावित कारण जो अभी तक सभी गणनाओं में विचारित नहीं किए गए हैं वे हैं (i) इलेक्ट्रॉन होल जोड़े और सतही परमाणु गति के उत्तेजनाओं के निर्माण के कारण अपव्यय प्रभाव जो प्रतिक्रिया को अवरुद्ध कर सकते हैं और (ii) अनुपयुक्त घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत विधि का उपयोग या तो पेचकश अवस्था पर चार्ज स्थानांतरण की घटना के कारण इसकी विफलता। इस काम में, हम इन सभी संभावनाओं को संबोधित करते हैं और विभिन्न पद्धतियों का उपयोग करके क्वासी-क्लासिकल आणविक गतिशीलता सिमुलेशन करते हैं। हम सतही परमाणु गति और सतही तापमान प्रभावों को ध्यान में रखते हुए आणविक गतिशीलता सिमुलेशन का उपयोग करते हैं, PBE और RPBE कार्यात्मक का उपयोग करते हुए। हम Au(111) पर HCl के छह अवशोषक डिग्रीज़ ऑफ़ फ्रीडम को बनाए रखते हुए एक सटीक संभावित ऊर्जा सतह का निर्माण भी करते हैं। अपने आणविक गतिशीलता सिमुलेशन में, हम प्रयोगात्मक बीम स्थितियों का मॉडल करते हैं ताकि आणविक बीम में HCl की रोविब्रेशनल राज्य जनसंख्या वितरण पर प्रतिक्रिया के प्रभाव का अध्ययन कर सकें। इसी तरह, स्वतंत्र परमाणु अनुमान (LDFA-IAA) में कोई पैरामिटर-मुक्त स्थानीय घनत्व घर्षण अनुमान पर आधारित इलेक्ट्रॉनिक घर्षण गणनाओं के साथ आणविक गतिशीलता का प्रदर्शन किया गया है ताकि यह समझा जा सके कि इलेक्ट्रॉन होल जोड़े की उत्तेजना HCl की प्रतिक्रियाशीलता को कैसे प्रभावित कर सकती है। हालाँकि हमारे सिमुलेशनों द्वारा प्रयोग के साथ संतोषजनक समझौता अभी तक प्राप्त नहीं किया जा सका है, हम पाते हैं कि (i) RPBE PBE की तुलना में बड़े प्रतिक्रिया बाधाओं का उत्पादन करता है और कम गणना की गई प्रतिक्रिया संभावनाएँ प्रदान करता है, जिससे प्रयोग के साथ समझौता सुधारता है, (ii) प्रतिक्रियाशीलता रोविब्रेशनल राज्य जनसंख्या पर निर्भर करता है, (iii) सतही परमाणु गति और इलेक्ट्रॉनिक गैर-अडिअबेटिक प्रभाव जो प्रयोगात्मक LDFA के साथ मॉडल किए गए हैं, प्रतिक्रिया पर केवल मामूली प्रभाव डालते हैं, और (iv) संक्रमण अवस्था पर सतह से विभाजित अणु की ओर एक मध्यम मात्रा में चार्ज स्थानांतरित होता है। हम सुझाव देते हैं कि रिपोर्ट की गई प्रयोगात्मक प्रतिक्रिया संभावनाएँ लगभग 2-3 के कारक से बहुत कम हो सकती हैं, Au द्वारा Cl की कवरेज को कैलिब्रेट करने में संभावित समस्याओं के कारण Auger पीक अनुपात के रूप में एक खराब परिभाषित बाहरी मानक का उपयोग होते हुए। हालाँकि, इस कारक को ध्यान में रखते हुए अभी तक यहां प्रस्तुत सिद्धांतिक प्रतिक्रिया संभावनाओं और प्रयोगात्मक चिपकने वाली संभावनाओं के बीच की असंगति को हल नहीं किया जाएगा।