Investigation of monomolecular organic layers and their interaction with atmospheric oxidants and pollutants

Abstract

Název práce: Výzkum monomolekulárních organických vrstev a jejich interakce s atmosferickými oxidanty a polutanty Autor: Mgr. Alena Habartová Ústav: Ústav organické chemie a biochemie, Akademie věd České republiky Vedoucí disertační práce: prof. Mgr. Pavel Jungwirth, DSc. Abstrakt: Pomocí simulací klasické molekulové dynamiky jsme studovali in- terakce Langmuirových monovrstev kyseliny palmitové a haloalkanů, jako látek znečišťujících ovzduší a jako modelových systémů přirozeně se vyskytujících v atmosféricky relevantních makroskopických vodních systémech a aerosolech. Zkou- mali jsme rozdělení, orientaci, solvataci, jakož i strukturu a morfologii jednotlivých složek a jejich směsi na rozhraní voda/vzduch při různých teplotách, abychom ověřili náš výpočetní model a doplnili experimentální data detaily na molekulové úrovni. Ukázali jsme, že halogenuhlovodíkové molekuly adsorbované na amorfních ledových nanočásticích při 100 K zůstávají převážně izolované a netvoří agregáty, na rozdíl od jejich shlukování na kryogenních argonových nanočásticích. Doku- mentujeme, že chloro-, bromo- a jodoalkany s krátkými alkylovými řetězci (C1 až C5) preferují vnější oblast rozhraní voda/vzduch. Jejich průměrné rezidenční doby se pohybují v rozmezí stovek ps až několika ns při teplotě 300 K a závisejí na délce alkylového...

Title: Investigation of monomolecular organic layers and their interaction with atmospheric oxidants and polutants Author: Mgr. Alena Habartová Institute: Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic Advisor: prof. Mgr. Pavel Jungwirth, DSc. Abstract: Using classical molecular dynamics simulations, we studied interac- tions between Langmuir monolayers of palmitic acid (PA) and haloalkanes as serious atmospheric pollutants, to model naturally occurring and atmospherical- ly relevant complex surfaces of extended water bodies and aqueous aerosols. We investigated partitioning, orientation, solvation, as well as structure and morphol- ogy of the individual components and their mixture at water/vapor interfaces at different temperatures in order to validate our computational model and com- plement experimental data with molecular-level details. First, we have shown that halocarbon molecules adsorbed on amorphous ice nanoparticles at 100 K remain mostly isolated and do not form aggregates, in contrast to their cluste- ring on cryogenic argon nanoparticles. Next, we report that chloro-, bromo-, and iodoalkanes with short alkyl chains (up to C5) exhibit high preference for the outermost region of the water/vapor interface. Their average residence times of several...