A novel theoretical framework for describing the dynamics of transient anions is presented. An ensemble of classical trajectories is propagated on-the-fly, where resonance energies are computed with bound state techniques, and resonance widths are modeled with a combination of bound state and scattering calculations. The methodology was benchmarked against quantum dynamics results for model potential energy curves, and excellent agreement was attained. As a first application, we considered the electron induced dissociation of chloroethane. We found that electron attachment readily stretches the C–Cl bond, which stabilizes the transient anion within ∼10 fs and leads to the release of fast chloride ions. Both magnitude and shape of the computed dissociative electron attachment cross sections are very similar to the available experimental data, even though we found the results to be very sensitive on the accuracy of the underlying methods. These encouraging results place the proposed methodology as a promising approach for studies on transient anions’ dynamics of medium sized molecules.

1.
S.
Chourou
and
A.
Orel
,
Phys. Rev. A
80
,
032709
(
2009
).
2.
L. G.
Christophorou
and
J. K.
Olthoff
,
Appl. Surf. Sci.
192
,
309
(
2002
).
3.
M. J.
Taherzadeh
and
K.
Karimi
,
Int. J. Mol. Sci.
9
,
1621
(
2008
).
4.
C. R.
Arumainayagam
,
H.-L.
Lee
,
R. B.
Nelson
,
D. R.
Haines
, and
R. P.
Gunawardane
,
Surf. Sci. Rep.
65
,
1
(
2010
).
5.
R. M.
Thorman
,
R.
Kumar T. P.
,
D. H.
Fairbrother
, and
O.
Ingólfsson
,
Beilstein J. Nanotechnol.
6
,
1904
(
2015
).
6.
S. A.
Pshenichnyuk
,
G. S.
Lomakin
, and
A.
Modelli
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
13
,
9293
(
2011
).
7.
J.
Luo
,
J.
Hu
,
X.
Wei
,
L.
Fu
, and
L.
Li
,
Chemosphere
131
,
17
(
2015
).
8.
J. D.
Gorfinkiel
and
S.
Ptasinska
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
50
,
182001
(
2017
).
9.
B.
Boudaïffa
,
P.
Cloutier
,
D.
Hunting
,
M. A.
Huels
, and
L.
Sanche
,
Science
287
,
1658
(
2000
).
10.
H.
Abdoul-Carime
,
M. A.
Huels
,
F.
Brüning
,
E.
Illenberger
, and
L.
Sanche
,
J. Chem. Phys.
113
,
2517
(
2000
).
11.
K.
Tanzer
,
L.
Feketeová
,
B.
Puschnigg
,
P.
Scheier
,
E.
Illenberger
, and
S.
Denifl
,
Angew. Chem., Int. Ed. Engl.
53
,
12240
(
2014
).
12.
S. A.
Pshenichnyuk
,
Y. N.
Elkin
,
N. I.
Kulesh
,
E. F.
Lazneva
, and
A. S.
Komolov
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
16805
(
2015
).
13.
S. A.
Pshenichnyuk
and
A. S.
Komolov
,
J. Phys. Chem. Lett.
6
,
1104
(
2015
).
15.
K.
Houfek
,
T.
Rescigno
, and
C.
McCurdy
,
Phys. Rev. A
77
,
012710
(
2008
).
16.
G. A.
Gallup
,
Y.
Xu
, and
I. I.
Fabrikant
,
Phys. Rev. A
57
,
2596
(
1998
).
17.
L. S.
Cederbaum
and
W.
Domcke
,
J. Phys. B: At. Mol. Phys.
14
,
4665
(
1981
).
18.
M.
Tarana
,
K.
Houfek
,
J.
Horáček
, and
I. I.
Fabrikant
,
Phys. Rev. A
84
,
052717
(
2011
).
19.
D. J.
Haxton
,
C. W.
McCurdy
, and
T. N.
Rescigno
,
Phys. Rev. A
75
,
012710
(
2007
).
20.
D. J.
Haxton
,
T. N.
Rescigno
, and
C. W.
McCurdy
,
Phys. Rev. A
75
,
012711
(
2007
).
21.
A.
Moradmand
,
D. S.
Slaughter
,
D. J.
Haxton
,
T. N.
Rescigno
,
C. W.
McCurdy
,
T.
Weber
,
S.
Matsika
,
A. L.
Landers
,
A.
Belkacem
, and
M.
Fogle
,
Phys. Rev. A
88
,
032703
(
2013
).
22.
G. A.
Gallup
and
I. I.
Fabrikant
,
Phys. Rev. A
83
,
012706
(
2011
).
23.
S.
Chourou
and
A.
Orel
,
Phys. Rev. A
77
,
042709
(
2008
).
24.
M.
Zawadzki
,
M.
Čížek
,
K.
Houfek
,
R.
Čurík
,
M.
Ferus
,
S.
Civiš
,
J.
Kočišek
, and
J.
Fedor
,
Phys. Rev. Lett.
121
,
143402
(
2018
).
25.
C. H.
Yuen
,
N.
Douguet
,
S.
Fonseca Dos Santos
,
A. E.
Orel
, and
V.
Kokoouline
,
Phys. Rev. A
99
,
032701
(
2019
).
26.
X.-D.
Wang
,
C.-J.
Xuan
,
W.-L.
Feng
, and
S. X.
Tian
,
J. Chem. Phys.
142
,
064316
(
2015
).
27.
W.-L.
Feng
and
S. X.
Tian
,
J. Phys. Chem. A
119
,
1838
(
2015
).
28.
V.
Ásgeirsson
,
C. A.
Bauer
, and
S.
Grimme
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
18
,
31017
(
2016
).
29.
M. A.
Fennimore
and
S.
Matsika
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
18
,
30536
(
2016
).
30.
M. A.
Fennimore
,
T. N. V.
Karsili
, and
S.
Matsika
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
19
,
17233
(
2017
).
31.
T.
Takayanagi
,
T.
Asakura
, and
H.
Motegi
,
J. Phys. Chem. A
113
,
4795
(
2009
).
32.
J. K.
Olthoff
,
J. A.
Tossell
, and
J. H.
Moore
,
J. Chem. Phys.
83
,
5627
(
1985
).
33.
R.
Crespo-Otero
and
M.
Barbatti
,
Chem. Rev.
118
,
7026
(
2018
).
34.
L.
Lehr
and
W. H.
Miller
,
Chem. Phys. Lett.
250
,
515
(
1996
).
35.
L.
Lehr
,
J.
Manz
, and
W. H.
Miller
,
Chem. Phys.
214
,
301
(
1997
).
36.
S.
Goursaud
,
M.
Sizun
, and
F.
Fiquet-Fayard
,
J. Chem. Phys.
65
,
5453
(
1976
).
37.
C. W.
McCurdy
and
J. L.
Turner
,
J. Chem. Phys.
78
,
6773
(
1983
).
38.
M.
Guerra
,
D.
Jones
,
G.
Distefano
,
F.
Scagnolari
, and
A.
Modelli
,
J. Chem. Phys.
94
,
484
(
1991
).
39.
A.
Sakaamini
,
C.
Navarro
,
J.
Cross
,
L. R.
Hargreaves
,
M. A.
Khakoo
,
K.
Fedus
,
C.
Winstead
, and
V.
McKoy
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
48
,
205202
(
2015
).
40.
D.
Pearl
and
P.
Burrow
,
Chem. Phys. Lett.
206
,
483
(
1993
).
41.
D. M.
Pearl
and
P. D.
Burrow
,
J. Chem. Phys.
101
,
2940
(
1994
).
42.
K.
Aflatooni
,
G.
Gallup
, and
P.
Burrow
,
Chem. Phys. Lett.
282
,
398
(
1998
).
43.
K.
Aflatooni
and
P.
Burrow
,
Int. J. Mass Spectrom.
205
,
149
(
2001
).
44.
K.
Aflatooni
and
P. D.
Burrow
,
J. Chem. Phys.
113
,
1455
(
2000
).
45.
T. F.
O’Malley
,
Phys. Rev.
150
,
14
(
1966
).
46.
A.
Modelli
and
D.
Jones
,
J. Phys. Chem. A
113
,
7795
(
2009
).
47.
M.
Paranjothy
,
R.
Sun
,
Y.
Zhuang
, and
W. L.
Hase
,
Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci.
3
,
296
(
2013
).
48.
M.
Persico
and
G.
Granucci
,
Theor. Chem. Acc.
133
,
1526
(
2014
).
49.
F. A.
Gianturco
and
A.
Jain
,
Phys. Rep.
143
,
347
(
1986
).
51.
R. F.
da Costa
,
M. T. d. N.
Varella
,
M. H. F.
Bettega
, and
M. A. P.
Lima
,
Eur. Phys. J. D
69
,
159
(
2015
).
52.
G.
Jolicard
and
E. J.
Austin
,
Chem. Phys. Lett.
121
,
106
(
1985
).
53.
U. V.
Riss
and
H. D.
Meyer
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
26
,
4503
(
1993
).
54.
A. U.
Hazi
and
H. S.
Taylor
,
Phys. Rev. A
1
,
1109
(
1970
).
55.
V. A.
Mandelshtam
,
T. R.
Ravuri
, and
H. S.
Taylor
,
J. Chem. Phys.
101
,
8792
(
1994
).
56.
I.
González-Ramírez
,
J.
Segarra-Martí
,
L.
Serrano-Andrés
,
M.
Merchán
,
M.
Rubio
, and
D.
Roca-Sanjuán
,
J. Chem. Theory Comput.
8
,
2769
(
2012
).
57.
R.
Pou-Amérigo
,
M.
Merchán
, and
E.
Ortí
,
J. Chem. Phys.
110
,
9536
(
1999
).
58.
D.
Davis
,
V. P.
Vysotskiy
,
Y.
Sajeev
, and
L. S.
Cederbaum
,
Angew. Chem., Int. Ed. Engl.
51
,
8003
(
2012
).
59.
A.
Francés-Monerris
,
J.
Segarra-Martí
,
M.
Merchán
, and
D.
Roca-Sanjuán
,
J. Chem. Phys.
143
,
215101
(
2015
).
60.
P. L.
Gertitschke
and
W.
Domcke
,
Phys. Rev. A
47
,
1031
(
1993
).
62.
M.
Pattengill
,
Chem. Phys. Lett.
105
,
651
(
1984
).
63.
M.
Barbatti
and
K.
Sen
,
Int. J. Quantum Chem.
116
,
762
(
2016
).
64.
R.
Crespo-Otero
and
M.
Barbatti
,
Theor. Chem. Acc.
131
,
1237
(
2012
).
65.
Y.
Sugioka
and
T.
Takayanagi
,
Chem. Phys.
405
,
189
(
2012
).
66.
H.
Akima
,
ACM Trans. Math. Software
17
,
341
(
1991
).
67.
J. C.
Tully
,
J. Chem. Phys.
93
,
1061
(
1990
).
68.
M.
Feit
,
J.
Fleck
, and
A.
Steiger
,
J. Comput. Phys.
47
,
412
(
1982
).
69.
D.
Kosloff
and
R.
Kosloff
,
J. Comput. Phys.
52
,
35
(
1983
).
71.
L.
Sun
and
W. L.
Hase
,
J. Chem. Phys.
133
,
044313
(
2010
).
72.
F.
Kossoski
and
M.
Barbatti
,
J. Chem. Theory Comput.
14
,
3173
(
2018
).
73.
M.
Barbatti
,
M.
Ruckenbauer
,
F.
Plasser
,
J.
Pittner
,
G.
Granucci
,
M.
Persico
, and
H.
Lischka
,
Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci.
4
,
26
(
2014
).
74.
M.
Barbatti
,
G.
Granucci
,
M.
Ruckenbauer
,
F.
Plasser
,
R.
Crespo-Otero
,
J.
Pittner
,
M.
Persico
, and
H.
Lischka
, “
NEWTON-X: A package for Newtonian dynamics close to the crossing seam, version 2
,
2016
; accessed 1 October 2019.
75.
H.
Lischka
,
R.
Shepard
,
R. M.
Pitzer
,
I.
Shavitt
,
M.
Dallos
,
T.
Müller
,
P. G.
Szalay
,
M.
Seth
,
G. S.
Kedziora
,
S.
Yabushita
, and
Z.
Zhang
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
3
,
664
(
2001
).
76.
H.
Lischka
,
T.
Müller
,
P. G.
Szalay
,
I.
Shavitt
,
R. M.
Pitzer
, and
R.
Shepard
,
Wiley Interdiscip. Rev.: Comput. Mol. Sci.
1
,
191
(
2011
).
77.
P. G.
Szalay
,
T.
Müller
,
G.
Gidofalvi
,
H.
Lischka
, and
R.
Shepard
,
Chem. Rev.
112
,
108
(
2012
).
78.
T. H.
Dunning
, Jr.
,
J. Chem. Phys.
90
,
1007
(
1989
).
79.
A. P.
Bazante
,
E. R.
Davidson
, and
R. J.
Bartlett
,
J. Chem. Phys.
142
,
204304
(
2015
).
80.
S. R.
Langhoff
and
E. R.
Davidson
,
Int. J. Quantum Chem.
8
,
61
(
1974
).
81.
K.
Takatsuka
and
V.
McKoy
,
Phys. Rev. A
30
,
1734
(
1984
).
82.
M. A. P.
Lima
,
T. L.
Gibson
,
K.
Takatsuka
, and
V.
McKoy
,
Phys. Rev. A
30
,
1741
(
1984
).
83.
M. H. F.
Bettega
,
L. G.
Ferreira
, and
M. A. P.
Lima
,
Phys. Rev. A
47
,
1111
(
1993
).
84.
J. S.
dos Santos
,
R. F.
da Costa
, and
M. T. d. N.
Varella
,
J. Chem. Phys.
136
,
084307
(
2012
).
85.
F.
Kossoski
,
M. H. F.
Bettega
, and
M. T. d. N.
Varella
,
J. Chem. Phys.
140
,
024317
(
2014
).
86.
M. H. F.
Bettega
,
A. P. P.
Natalense
,
M. A. P.
Lima
, and
L. G.
Ferreira
,
Int. J. Quantum Chem.
60
,
821
(
1996
).
87.
P.
Skurski
,
M.
Gutowski
, and
J.
Simons
,
Int. J. Quantum Chem.
80
,
1024
(
2000
).
88.
M. W.
Schmidt
,
K. K.
Baldridge
,
J. A.
Boatz
,
S. T.
Elbert
,
M. S.
Gordon
,
J. H.
Jensen
,
S.
Koseki
,
N.
Matsunaga
,
K. A.
Nguyen
,
S.
Su
,
T. L.
Windus
,
M.
Dupuis
, and
J. A.
Montgomery
,
J. Comput. Chem.
14
,
1347
(
1993
).
89.
C. W.
Bauschlicher
,
J. Chem. Phys.
72
,
880
(
1980
).
90.
C.
Winstead
,
V.
McKoy
, and
M. H. F.
Bettega
,
Phys. Rev. A
72
,
042721
(
2005
).
91.
F.
Kossoski
and
M. H. F.
Bettega
,
J. Chem. Phys.
138
,
234311
(
2013
).
92.
93.
W.
Domcke
,
J. Phys. B: At., Mol. Opt. Phys.
14
,
4889
(
1981
).
94.
A.
Rosa
,
F.
Brüning
,
S.
Kumar
, and
E.
Illenberger
,
Chem. Phys. Lett.
391
,
361
(
2004
).
95.
G. A.
Gallup
and
I. I.
Fabrikant
,
J. Chem. Phys.
135
,
134316
(
2011
).
96.
G. J.
Schulz
and
R. K.
Asundi
,
Phys. Rev.
158
,
25
(
1967
).
97.
S. T.
Chourou
and
A. E.
Orel
,
Phys. Rev. A
83
,
032709
(
2011
).
98.
V.
Vizcaino
,
B.
Puschnigg
,
S. E.
Huber
,
M.
Probst
,
I. I.
Fabrikant
,
G. A.
Gallup
,
E.
Illenberger
,
P.
Scheier
, and
S.
Denifl
,
New J. Phys.
14
,
043017
(
2012
).
99.
F.
Kossoski
,
J.
Kopyra
, and
M. T. d. N.
Varella
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
28958
(
2015
).
100.
K.
Aflatooni
,
G. A.
Gallup
, and
P. D.
Burrow
,
J. Phys. Chem. A
104
,
7359
(
2000
).
101.
F. J.
Ferrer
,
J.
Cerezo
,
E.
Stendardo
,
R.
Improta
, and
F.
Santoro
,
J. Chem. Theory Comput.
9
,
2072
(
2013
).
102.
I.
Hahndorf
,
E.
Illenberger
,
L.
Lehr
, and
J.
Manz
,
Chem. Phys. Lett.
231
,
460
(
1994
).
103.
S.
Matejcik
,
I.
Ipolyi
, and
E.
Illenberger
,
Chem. Phys. Lett.
375
,
660
(
2003
).
104.
R. F.
da Costa
,
J. C.
Ruivo
,
F.
Kossoski
,
M. T. d. N.
Varella
,
M. H. F.
Bettega
,
D. B.
Jones
,
M. J.
Brunger
, and
M. A. P.
Lima
,
J. Chem. Phys.
149
,
174308
(
2018
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.