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Spectroscopy of nanopore water
Marcus Weinwurm
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Christoph Dellago
DOI
10.25365/thesis.10149
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30184.46541.578466-5
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In dieser Arbeit behandeln wir mit Wasser gefüllte Kohlenstoffnanoröhren und deren Vibrationsspektren. Unter diesem zylindrischen Einschluss bilden sich vielfältige geordnete Strukturen je nach Dichte und Temperatur des Wassers und Durchmesser der Röhren. Wir simulieren die Systeme unter Anwendung von Molekulardynamikmethoden und wenden Störungsrechnung an, um Vibrationsfrequenzen zu berechnen. Wir untersuchen auch den Effekt der Linienverschmälerung indem wir die Lebensdauer eines angeregten OH Zustandes und die Dipol-Diopol-Korrelationen der OH Bindung berücksichtigen. Die resultierenden Spektren lassen sich eindeutig verschiedenen Konfigurationen des Systems zuordnen und legen nahe, dass diese Wasserstrukturen auch experimentell mittels Infrarotspektroskopie getestet werden könnten. Weiters vergleichen wir die starke Korrelation zwischen dem E-Feld am Wasserstoff und der Vibrationsfrequenz in diesen Systemen zur Korrelation in der ausgedehnten Flüssigkeit.
Abstract
(Englisch)
We study vibrational spectra of water confined inside various types of carbon nanotubes. The water molecules form different kinds of ordered structures depending on temperature, density and the diameter of the nanopore. We simulate the system using molecular dynamics methods and apply perturbation theory to calculate vibrational frequencies. We study the motional narrowing effect in these systems by taking into account the vibrational lifetime of OH excitations and the dipole-dipole time correlation of the OH stretch. The resulting spectra reveal the distinct order in the different tubes, and suggest that these structures can also be tested experimentally through infrared spectroscopy. Furthermore, we compare the strong correlation between the E-field at the hydrogen and the vibrational frequency in these systems to the correlation in bulk.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
spectroscopy nanopore water single-file OH bond stretch infrared Raman motional narrowing vibrational
Schlagwörter
(Deutsch)
Spektroskopie Nanoporen Wasser OH-Bindung Vibration Infrarot-Raman-Linienverschmälerung
Autor*innen
Marcus Weinwurm
Haupttitel (Englisch)
Spectroscopy of nanopore water
Paralleltitel (Deutsch)
Spektroskopie von Wasser in Nanoporen
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
VI, 57 S. : Ill.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christoph Dellago
Klassifikation
33 Physik > 33.25 Thermodynamik, statistische Physik
AC Nummer
AC08176523
Utheses ID
9169
Studienkennzahl
UA | 411 | | |