Ab initio investigation of ethanol-tetracene interactions during adsorption

Abstract

Ab initio calculations presented in this work are performed to investigate the geometry, interaction energy and bonding properties of binary complexes formed between neutral ethanol and tetracene molecules. Two different geometries were applied for the study. The interaction energies between molecules in the complex posses minimum at the distance of about 3.6 A among oxygen atom in ethanol and the neighbouring carbon atom of tetracene skeleton.

Obliczenia kwantowo chemiczne potwierdziły istnienie warstwy adsorpcyjnej etanolu w odległości d ok. 3,6 A od narożnego węgla w bocznym pierścieniu szkieletu tetracenu. Warstwa ta zapewnia jedynie zachodzenie procesu fizykosorpcji. Ponieważ badania doświadczalne wykazały wzrost skrośnego prądu płynącego przez warstwę tetracenu podczas procesu aktywacji tej warstwy w wyniku oddziaływania z parami etanolu, to musi tu jeszcze zachodzić proces związany z transferem elektronów. Proces taki jest procesem chemisorpcji. Uzyskane wartości energii orbitali LUMO dla kompleksu złożonego z cząsteczki tetracenu i etanolu wskazują że w przypadku, gdy wymiana elektronów zachodzi pomiędzy cząsteczką etanolu leżącą w płaszczyźnie szkieletu tetracenu a cząsteczką tetracenu to związane jest to z przejściem pomiędzy poziomami LUMO+3 i LUMO+4 kompleksu. Jeżeli jednak wymiana elektronu zachodzi podczas przemieszczanie się etanolu w płaszczyźnie odległej o ok. 3,3 A od płaszczyzny szkieletu tetracenowego ponad środkiem bocznego pierścienia benzenowego szkieletu tetracenu to wówczas wymiana elektronu pomiędzy cząsteczką etanolu a cząsteczką tetracenu zachodzi przy przejściu pomiędzy poziomami LUMO+2 i LUMO+3 kompleksu.