Lifetimes of the first electronic excited state (S1) of fluorine and methyl (o-, m-, and p-) substituted phenols and their complexes with one ammonia molecule have been measured for the 00 transition and for the intermolecular stretching σ1 levels in complexes using picosecond pump-probe spectroscopy. Excitation energies to the S1 (ππ) and S2 (πσ) states are obtained by quantum chemical calculations at the MP2 and CC2 level using the aug-cc-pVDZ basis set for the ground-state and the S1 optimized geometries. The observed lifetimes and the energy gaps between the ππ and πσ states show a good correlation, the lifetime being shorter for a smaller energy gap. This propensity suggests that the major dynamics in the excited state concerns an excited state hydrogen detachment or transfer (ESHD/T) promoted directly by a S1/S2 conical intersection, rather than via internal conversion to the ground-state. A specific shortening of lifetime is found in the o-fluorophenol-ammonia complex and explained in terms of the vibronic coupling between the ππ and πσ states occurring through the out-of-plane distortion of the C–F bond.

1.
A. L.
Sobolewski
,
W.
Domcke
,
C.
Dedonder-Lardeux
, and
C.
Jouvet
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
4
,
1093
(
2002
).
2.
M. N. R.
Ashfold
,
B.
Cronin
,
A. L.
Devine
,
R. N.
Dixon
, and
M. G. D.
Nix
,
Science
312
,
1637
(
2006
).
3.
G. A.
Pino
,
G.
Grégoire
,
C.
Dedonder-Lardeux
,
C.
Jouvet
,
S.
Martrenchard
, and
D.
Solgadi
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
2
,
893
(
2000
).
4.
G. A.
Pino
,
C.
Dedonder-Lardeux
,
G.
Grégoire
,
C.
Jouvet
,
S.
Martrenchard
, and
D.
Solgadi
,
J. Chem. Phys.
111
,
10747
(
1999
).
5.
S. -I.
Ishiuchi
,
K.
Daigoku
,
M.
Saeki
,
M.
Sakai
,
K.
Hashimoto
, and
M.
Fujii
,
J. Chem. Phys.
117
,
7077
(
2002
);
S. -I.
Ishiuchi
,
K.
Daigoku
,
M.
Saeki
,
M.
Sakai
,
K.
Hashimoto
, and
M.
Fujii
,
J. Chem. Phys.
117
,
7083
(
2002
);
K.
Daigoku
,
S. -I.
Ishiuchi
,
M.
Sakai
,
M.
Fujii
, and
K.
Hashimoto
,
J. Chem. Phys.
119
,
5149
(
2003
);
S. -I.
Ishiuchi
,
M.
Sakai
,
K.
Daigoku
,
K.
Hashimoto
, and
M.
Fujii
,
J. Chem. Phys.
127
,
234304
(
2007
).
[PubMed]
6.
O.
David
,
C.
Dedonder-Lardeux
,
C.
Jouvet
,
H.
Kang
,
S.
Martrenchard
,
T.
Ebata
, and
A. L.
Sobolewski
,
J. Chem. Phys.
120
,
10101
(
2004
);
[PubMed]
O.
David
,
C.
Dedonder-Lardeux
,
C.
Jouvet
, and
A. L.
Sobolewski
,
J. Phys. Chem. A
110
,
9383
(
2006
);
[PubMed]
C.
Dedonder-Lardeux
,
D.
Grosswasser
,
C.
Jouvet
, and
S.
Martrenchard
,
PhysChemComm
4
,
21
(
2001
).
7.
O.
David
,
C.
Dedonder-Lardeux
, and
C.
Jouvet
,
Int. Rev. Phys. Chem.
21
,
499
(
2002
).
8.
N.
Tsuji
,
S. -I.
Ishiuchi
,
M.
Sakai
,
M.
Fujii
,
T.
Ebata
,
C.
Jouvet
, and
C.
Dedonder-Lardeux
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
8
,
114
(
2006
).
9.
A. N.
Oldani
,
J. C.
Ferrero
, and
G. A.
Pino
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
11
,
10409
(
2009
).
10.
A. N.
Oldani
,
M.
Mobbili
,
E.
Marceca
,
J. C.
Ferrero
, and
G. A.
Pino
,
Chem. Phys. Lett.
471
,
41
(
2009
).
11.
H.
Lippert
,
V.
Stert
,
C. P.
Schulz
,
I. V.
Hertel
, and
W.
Radloff
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
6
,
2718
(
2004
).
12.
M. G. D.
Nix
,
A. L.
Devine
,
B.
Cronin
,
R. N.
Dixon
, and
M. N. R.
Ashfold
,
J. Chem. Phys.
125
,
133318
(
2006
).
13.
C. -M.
Tseng
,
Y. T.
Lee
, and
C. K.
Ni
,
J. Chem. Phys.
121
,
2459
(
2004
);
[PubMed]
C. -M.
Tseng
,
Y. T.
Lee
,
M. -F.
Lin
,
C. -K.
Ni
,
S. -Y.
Liu
,
P.
Lee
,
Z. F.
Xu
, and
M. C.
Lin
,
J. Phys. Chem. A
111
,
9463
(
2007
);
[PubMed]
M. L.
Hause
,
Y. H.
Yoon
,
A. S.
Case
, and
F. F.
Crim
,
J. Chem. Phys.
128
,
104307
(
2008
);
[PubMed]
A.
Iqbal
,
M. S. Y.
Cheung
,
M. G. D.
Nix
, and
V. G.
Stavros
,
J. Phys. Chem. A
113
,
8157
(
2009
);
[PubMed]
A.
Iqbal
,
L. -J.
Pegg
, and
V. G.
Stavros
,
J. Phys. Chem. A
112
,
9531
(
2008
).
[PubMed]
14.
A. L.
Devine
,
M. G. D.
Nix
,
B.
Cronin
, and
M. N. R.
Ashfold
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
9
,
3749
(
2007
).
15.
G. A.
King
,
A. L.
Devine
,
M. G. D.
Nix
,
D. E.
Kelly
, and
M. N. R.
Ashfold
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
10
,
6417
(
2008
).
16.
C. -M.
Tseng
,
Y. T.
Lee
,
C. -K.
Ni
, and
J. -L.
Chang
,
J. Phys. Chem. A
111
,
6674
(
2007
).
17.
B.
Cronin
,
M. G. D.
Nix
,
R. H.
Qadiri
, and
M. N. R.
Ashfold
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
6
,
5031
(
2004
).
18.
Z.
Lan
and
W.
Domcke
,
Chem. Phys.
350
,
125
(
2008
);
Z.
Lan
,
A.
Dupays
,
V.
Vallet
,
S.
Mahapatra
, and
W.
Domcke
,
J. Photochem. Photobiol., A
190
,
177
(
2007
).
19.
M. -F.
Lin
,
C. -M.
Tseng
,
Y. T.
Lee
, and
C. -K.
Ni
,
J. Chem. Phys.
123
,
024303
(
2005
).
20.
M. -F.
Lin
,
C. -M.
Tzeng
,
Y. A.
Dyakov
, and
C. -K.
Ni
,
J. Chem. Phys.
126
,
241104
(
2007
).
21.
M. G. D.
Nix
,
A. L.
Devine
,
B.
Cronin
, and
M. N. R.
Ashfold
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
8
,
2610
(
2006
).
22.
A.
Sur
and
P. M.
Johnson
,
J. Chem. Phys.
84
,
1206
(
1986
).
23.
A.
Carrera
,
I. B.
Nielsen
,
P.
Carcabal
,
C.
Dedonder
,
M.
Broquier
,
C.
Jouvet
,
W.
Domcke
, and
A. L.
Sobolewski
,
J. Chem. Phys.
130
,
024302
(
2009
);
[PubMed]
G.
Grégoire
,
C.
Dedonder-Lardeux
,
C.
Jouvet
,
S.
Martrenchard
, and
D.
Solgadi
,
J. Phys. Chem. A
105
,
5971
(
2001
).
24.
W.
Domcke
and
A. L.
Sobolewski
,
Science
302
,
1693
(
2003
);
[PubMed]
A. L.
Sobolewski
and
W.
Domcke
,
J. Phys. Chem. A
105
,
9275
(
2001
).
25.
G.
Grégoire
,
C.
Dedonder-Lardeux
,
C.
Jouvet
,
S.
Martrenchard
,
A.
Peremans
, and
D.
Solgadi
,
J. Phys. Chem. A
104
,
9087
(
2000
).
26.
M.
Kawai
and
H.
Nakai
,
Chem. Phys.
273
,
191
(
2001
).
27.
C. G.
Hickman
,
J. R.
Gascooke
, and
W. D.
Lawrance
,
J. Chem. Phys.
104
,
4887
(
1996
).
28.
R.
Ahlrichs
,
M.
Bar
,
M.
Haser
,
H.
Horn
, and
C.
Kolmel
,
Chem. Phys. Lett.
162
,
165
(
1989
).
29.
F.
Weigend
,
M.
Haser
,
H.
Patzelt
, and
R.
Ahlrichs
,
Chem. Phys. Lett.
294
,
143
(
1998
).
30.
O.
Christiansen
,
H.
Koch
, and
P.
Jorgensen
,
Chem. Phys. Lett.
243
,
409
(
1995
).
31.
D. E.
Woon
and
T. H.
Dunning
, Jr.
,
J. Chem. Phys.
98
,
1358
(
1993
).
32.
E.
Fujimaki
,
A.
Fujii
,
T.
Ebata
, and
N.
Mikami
,
J. Chem. Phys.
110
,
4238
(
1999
);
T.
Aota
,
T.
Ebata
, and
M.
Ito
,
J. Phys. Chem.
93
,
3519
(
1989
);
K.
Suzuki
,
Y.
Emura
,
S. -I.
Ishiuchi
, and
M.
Fujii
,
J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
108
,
13
(
2000
).
33.
K.
Remmers
,
W. L.
Meerts
,
A.
Zehnacker-Rentien
,
K. L.
Barbu
, and
F.
Lahmani
,
J. Chem. Phys.
112
,
6237
(
2000
).
34.
G.
Myszkiewicz
,
W. L.
Meerts
,
C.
Ratzer
, and
M.
Schmitt
,
J. Chem. Phys.
123
,
044304
(
2005
).
35.
G.
Myszkiewicz
,
W. L.
Meerts
,
C.
Ratzer
, and
M.
Schmitt
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
7
,
2142
(
2005
).
36.
C.
Ratzer
,
M.
Nispel
, and
M.
Schmitt
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
5
,
812
(
2003
).
37.
C.
Ratzer
,
J.
Küpper
,
D.
Spangenberg
, and
M.
Schmitt
,
Chem. Phys.
283
,
153
(
2002
).
38.
Z.
Lan
,
W.
Domcke
,
V.
Vallet
,
A.
Sobolewski
, and
S.
Mahapatra
,
J. Chem. Phys.
122
,
224315
(
2005
);
[PubMed]
O. P. J.
Vieuxmaire
,
Z.
Lan
,
A. L.
Sobolewski
, and
W.
Domcke
,
J. Chem. Phys.
129
,
224307
(
2008
).
[PubMed]
39.
M. G. D.
Nix
,
A. L.
Devine
,
R. N.
Dixon
, and
M. N. R.
Ashfold
,
Chem. Phys. Lett.
463
,
305
(
2008
).
40.
G. A.
King
,
T. A. A.
Olivier
,
M. G. D.
Nix
, and
M. N. R.
Ashfold
,
J. Phys. Chem. A
113
,
7984
(
2009
).
41.
M. F.
Hineman
,
G. A.
Brucker
,
D. F.
Kelley
, and
E. R.
Bernstein
,
J. Chem. Phys.
97
,
3341
(
1992
).
42.
K.
Okuyama
,
T.
Kakinuma
,
M.
Fujii
,
N.
Mikami
, and
M.
Ito
,
J. Phys. Chem.
90
,
3948
(
1986
).
43.
J. M.
Hollas
and
M. Z.
Binhussein
,
Chem. Phys.
124
,
297
(
1988
).
44.
R. J.
Lipert
,
G.
Bermudez
, and
S. D.
Colson
,
J. Phys. Chem.
92
,
3801
(
1988
);
G. A.
Pino
, in
Recent Advances in Nanoscience
, edited by
M. M.
Mariscal
and
S. A.
Dassie
(
Research Signopost
,
Kerala, India
,
2007
), Chap. 5, p.
123
.
You do not currently have access to this content.