Energy transfer and restructuring in amorphous solid water upon consecutive irradiation

Auteurs : Herma M. Cuppen, Jennifer A. Noble, Stephane Coussan, Britta Redlich, Sergio Ioppolo

arXiv: 2211.16217v1 - DOI (astro-ph.GA)
34 page, 9 figures
Licence : CC BY 4.0

Résumé : Interstellar and cometary ices play an important role in the formation of planetary systems around young stars. Their main constituent is amorphous solid water (ASW). Although ASW is widely studied, vibrational energy dissipation and structural changes due to vibrational excitation are less well understood. The hydrogen-bonding network is likely a crucial component in this. Here we present experimental results on hydrogen-bonding changes in ASW induced by the intense, nearly monochromatic mid-IR free-electron laser (FEL) radiation of the FELIX-2 beamline at the HFML-FELIX facility at the Radboud University in Nijmegen, the Netherlands. Structural changes in ASW are monitored by reflection-absorption infrared spectroscopy and depend on the irradiation history of the ice. The experiments show that FEL irradiation can induce changes in the local neighborhood of the excited molecules due to energy transfer. Molecular Dynamics simulations confirm this picture: vibrationally excited molecules can reorient for a more optimal tetrahedral surrounding without breaking existing hydrogen bonds. The vibrational energy can transfer through the hydrogen-bonding network to water molecules that have the same vibrational frequency. We hence expect a reduced energy dissipation in amorphous material with respect to crystalline material due to the inhomogeneity in vibrational frequencies as well as the presence of specific hydrogen-bonding defect sites which can also hamper the energy transfer.

Soumis à arXiv le 29 Nov. 2022

Explorez l'arbre d'article

Cliquez sur les nœuds de l'arborescence pour être redirigé vers un article donné et accéder à leurs résumés et assistant virtuel

Accédez également à nos Résumés, ou posez des questions sur cet article à notre Assistant IA.

Recherchez des articles similaires (en version bêta)

En cliquant sur le bouton ci-dessus, notre algorithme analysera tous les articles de notre base de données pour trouver le plus proche en fonction du contenu des articles complets et pas seulement des métadonnées. Veuillez noter que cela ne fonctionne que pour les articles pour lesquels nous avons généré des résumés et que vous pouvez le réexécuter de temps en temps pour obtenir un résultat plus précis pendant que notre base de données s'agrandit.