Title (eng)
Spectroscopy of nanopore water
Parallel title (deu)
Spektroskopie von Wasser in Nanoporen
Author
Marcus Weinwurm
Advisor
Christoph Dellago
Assessor
Christoph Dellago
Abstract (deu)
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 (eng)
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.
Keywords (eng)
spectroscopynanoporewater single-fileOH bondstretchinfrared Raman motional narrowing vibrational
Keywords (deu)
SpektroskopieNanoporenWasserOH-BindungVibrationInfrarot-Raman-Linienverschmälerung
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1266861
rdau:P60550 (deu)
VI, 57 S. : Ill.
Number of pages
67
Association (deu)
Title (eng)
Spectroscopy of nanopore water
Parallel title (deu)
Spektroskopie von Wasser in Nanoporen
Author
Marcus Weinwurm
Abstract (deu)
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 (eng)
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.
Keywords (eng)
spectroscopynanoporewater single-fileOH bondstretchinfrared Raman motional narrowing vibrational
Keywords (deu)
SpektroskopieNanoporenWasserOH-BindungVibrationInfrarot-Raman-Linienverschmälerung
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1266862
Number of pages
67
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