The Dynamics of Highly Vibrationally Excited CO Scattered from Metal Surfaces

Abstract

Ein Überschallmolekülstrahl aus hochschwingungsangeregten CO Molekülen wird von Au(111) und Ag(111) Oberflächen gestreut. Dafür werden die einfallenden CO Moleküle in dem X 1 Σ + (v = 17, J = 0) Zustand präpariert. Die gestreuten Moleküle werden mittels resonanzverstärkter Multiphotonenionisation quantenzustandsspezifisch detektiert. Es werden sowohl Schwingungszustands-und Rotationszustandsverteilungen als auch Winkel-und Geschwindigkeitsverteilungen der gestreuten Moleküle präsentiert. Hochrotationsangeregte Streuprodukte, schmale Winkelverteilungen, und finale Translationsenergien, die in Übereinstimmung mit dem Baule-Grenzwert sind, lassen auf einen direkten Streumechanismus schließen. Die Wahrscheinlichkeit, dass CO(v = 17) einen oder mehrere Schwingungsquanten verliert, ist für Kollisionen mit Ag(111) höher als für Au(111). Für beide Metalle wird eine Zunahme der Relaxationswahrscheinlichkeit mit erhöhter Translationsenergie der einfallenden Moleküle beobachtet. Diese Abhängigkeit ist für Au(111) stärker ausgeprägt als für Ag(111). Ein umfassender Vergleich mit Schwingungsrelaxationswahrscheinlichkeiten anderer Molekül-Oberflächen-Systeme-diese umfassen zwei Moleküle (CO und NO), zwei Oberflächen (Gold und Silber) und eine Vielzahl unterschiedlicher Schwingungsanregungen der einfallenden Moleküle (2 ≤ v ≤ 17)-zeigt einen einheitlichen Trend auf, demzufolge die Relaxationswahrscheinlichkeit sowohl von der Austrittsarbeit der Oberfläche als auch von der Elektronenbindungsenergie des Moleküls abhängt. Dies ist ein starker Hinweis darauf, dass die elektronisch nichtadiabatische Wechselwirkung zwischen der Schwingung des Moleküls und der elektronischen Anregung der Oberfläche durch einen Elektronentransferprozess vermittelt wird. Die Relaxationswahrscheinlichkeit schwingungsangeregter Moleküle in einfachen Zusammenstößen mit Festkörperoberflächen kann demnach auf Grundlage der energetischen Eigenschaften des isolierten Moleküls und der isolierten Oberfläche vorhergesagt werden. Außerdem können durch Betrachtung der Austrittsarbeit und der Elektronenbindungsenergie des Moleküls jene Molekül-Oberflächen-Systeme identifiziert werden, deren elektronisch nichtadiabatische Dynamik an Oberflächen vornehmlich durch einen Elektronentransfer zwischen Oberfläche und Molekül bestimmt wird.