The interactions of He and Ne with propylene oxide have been investigated with the molecular beam technique by measuring the total (elastic + inelastic) integral cross section as a function of collision velocity. Starting from the analysis of these experimental data, potential energy surfaces, formulated as a function of the separation distance and orientation of propylene oxide with respect to the interacting partners, have been built: The average depth of potential wells (located at intermediate separation distances) has been characterized by analyzing the observed “glory” quantum effects, and the strength of long-range attractions has been obtained from the magnitude and the velocity dependence of the smooth component of measured cross sections. The surfaces, tested and improved against new ab initio calculations of minima interaction energies at the complete basis set level of theory, are defined in the full space of relative configurations. This represents a crucial condition to provide force fields useful to carry out, in general, important molecular property simulations and to evaluate, in the present case, the spectroscopic features and the dynamical selectivity of weakly bound complexes formed by propylene oxide, a prototype chiral species, during collisions in interstellar clouds and winds, in the space and planetary atmospheres. The adopted formulation of the interaction can be readily extended to similar systems, involving heavier noble gases or diatomic molecules (H2, O2, and N2) as well as to propylene oxide dimers.

1.
B. A.
McGuire
,
P. B.
Carroll
,
R. A.
Loomis
,
I. A.
Finneran
,
P. R.
Jewell
,
A. J.
Remijan
, and
G. A.
Blake
,
Science
352
,
1449
1452
(
2016
).
2.
F.
Palazzetti
,
G. S.
Maciel
,
A.
Lombardi
,
G.
Grossi
, and
V.
Aquilanti
,
J. Chin. Chem. Soc.
59
,
1045
1052
(
2013
).
3.
V.
Aquilanti
,
G.
Grossi
,
A.
Lombardi
,
G. S.
Maciel
, and
F.
Palazzetti
,
Phys. Scr.
78
,
058119
(
2008
).
4.
M.
Quack
,
Angew. Chem., Int. Ed. Engl.
41
,
4618
4630
(
2002
).
5.
T.-M.
Su
,
F.
Palazzetti
,
A.
Lombardi
,
G.
Grossi
, and
V.
Aquilanti
,
Rend. Fis. Acc. Lincei
24
,
291
297
(
2013
).
6.
J. D.
Swalen
and
D. R.
Herschbach
,
J. Chem. Phys.
27
,
100
(
1957
).
7.
D. R.
Herschbach
and
J. D.
Swalen
,
J. Chem. Phys.
29
,
761
(
1958
).
8.
R. W.
Kawiecki
,
F.
Devlin
,
P. J.
Stephens
,
R. D.
Amos
, and
N. C.
Handy
,
Chem. Phys. Lett.
145
,
411
417
(
1988
).
9.
J.
Šebestìk
and
P.
Bouř
,
J. Phys. Chem. Lett.
2
,
498
502
(
2011
).
10.
C.
Merten
,
J.
Bloino
,
V.
Barone
, and
Y.
Xu
,
J. Phys. Chem. Lett.
4
,
3424
3428
(
2013
).
11.
D.-C.
Che
,
F.
Palazzetti
,
Y.
Okuno
,
V.
Aquilanti
, and
T.
Kasai
,
J. Phys. Chem. A
114
,
3280
(
2010
).
12.
D.-C.
Che
,
K.
Kanda
,
F.
Palazzetti
,
V.
Aquilanti
, and
T.
Kasai
,
Chem. Phys.
399
,
180
192
(
2012
).
13.
S.
Falcinelli
,
F.
Vecchiocattivi
,
M.
Alagia
,
L.
Schio
,
R.
Richter
,
S.
Stranges
,
D.
Catone
,
M. S.
Arruda
,
L. A. V.
Mendes
,
F.
Palazzetti
,
V.
Aquilanti
, and
F.
Pirani
,
J. Chem. Phys.
148
,
114302
(
2018
).
14.
S.
Falcinelli
,
M.
Rosi
,
F.
Pirani
,
D.
Bassi
,
M.
Alagia
,
L.
Schio
,
R.
Richter
,
S.
Stranges
,
N.
Balucani
,
V.
Lorent
, and
F.
Vecchiocattivi
,
Front. Chem.
7
,
621
(
2019
).
15.
F.
Dubnikova
and
A.
Lifshitz
,
J. Phys. Chem. A
104
,
4489
4496
(
2000
).
16.
M.
Elango
,
G. S.
Maciel
,
F.
Palazzetti
,
A.
Lombardi
, and
V.
Aquilanti
,
J. Phys. Chem. A
114
,
9864
9874
(
2010
).
17.
A. N.
Witt
,
Philos. Trans. R. Soc., A
359
,
1949
1959
(
2001
).
19.
S.
Blanco
,
A.
Maris
,
S.
Melandri
, and
W.
Caminati
,
Mol. Phys.
100
,
3245
3249
(
2002
).
20.
S.
Blanco
,
A.
Maris
,
A.
Millemaggi
, and
W.
Caminati
,
J. Mol. Struct.
612
,
309
313
(
2002
).
21.
S.
Blanco
,
S.
Melandri
,
A.
Maris
,
W.
Caminati
,
B.
Velino
, and
Z.
Kisiel
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
5
,
1359
1364
(
2003
).
22.
Z.
Su
,
N.
Borho
, and
Y.
Xu
,
J. Am. Chem. Soc.
128
,
17126
17131
(
2006
).
23.
A.
Faure
,
P. J.
Dagdigian
,
C.
Rist
,
R.
Dawes
,
E.
Quintas-Sánchez
,
F.
Lique
, and
M.
Hochlaf
,
ACS Earth Space Chem.
3
,
964
972
(
2019
).
24.
B.
Yang
,
P.
Zhang
,
C.
Qu
,
X. H.
Wang
,
P. C.
Stancil
,
J. M.
Bowman
,
N.
Balakrishnan
,
B. M.
McLaughlin
, and
R. C.
Forrey
,
J. Phys. Chem. A
122
,
1511
1520
(
2018
).
25.
Q.
Hong
,
M.
Bartolomei
,
F.
Esposito
,
C.
Coletti
,
Q.
Sun
, and
F.
Pirani
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
23
,
15475
15479
(
2021
).
26.
K. B.
Gubbels
,
S. Y.
van der Meerakker
,
G. C.
Groenenboom
,
G.
Meijer
, and
A.
van der Avoird
,
J. Chem. Phys.
136
,
074301
(
2012
).
27.
K. M.
Walker
,
F.
Dumouchel
,
F.
Lique
, and
R.
Dawes
,
J. Chem. Phys.
145
,
024314
(
2016
).
28.
A.
Lombardi
,
F.
Palazzetti
,
G. S.
Maciel
,
V.
Aquilanti
, and
M. B.
Sevryuk
,
Int. J. Quantum Chem.
111
,
1651
1658
(
2011
).
29.
A.
Lombardi
and
F.
Palazzetti
, “
Chirality in molecular collision dynamics
,”
J. Phys.: Condens. Matter
30
,
063003
(
2018
).
30.
F.
Pirani
and
F.
Vecchiocattivi
,
Mol. Phys.
45
,
1003
1013
(
1982
).
31.
F.
Pirani
,
S.
Brizi
,
L. F.
Roncaratti
,
P.
Casavecchia
,
D.
Cappelletti
, and
F.
Vecchiocattivi
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
10
,
5489
5503
(
2008
).
32.
D.
Cappelletti
,
M.
Bartolomei
,
F.
Pirani
, and
V.
Aquilanti
,
J. Phys. Chem. A
106
,
10764
10772
(
2002
).
33.
D.
Cappelletti
,
A.
Bartocci
,
F.
Grandinetti
,
S.
Falcinelli
,
L.
Belpassi
,
F.
Tarantelli
, and
F.
Pirani
,
Chem. Eur. J.
21
,
6234
6240
(
2015
).
34.
F.
Pirani
,
D.
Cappelletti
,
S.
Falcinelli
,
D.
Cesario
,
F.
Nunzi
,
L.
Belpassi
, and
F.
Tarantelli
,
Angew. Chem., Int. Ed.
58
,
4195
4199
(
2019
).
35.
D.
Cappelletti
,
A.
Cinti
,
A.
Nicoziani
,
S.
Falcinelli
, and
F.
Pirani
,
Front. Chem.
7
,
320
(
2019
).
36.
V.
Aquilanti
,
G.
Liuti
,
F.
Pirani
,
F.
Vecchiocattivi
, and
G. G.
Volpi
,
J. Chem. Phys.
65
,
4751
4755
(
1976
).
37.
T.
Nenner
,
H.
Tien
, and
J. B.
Fenn
,
J. Chem. Phys.
63
,
5439
5444
(
1975
).
38.
F.
Pirani
and
F.
Vecchiocattivi
,
J. Chem. Phys.
66
,
372
373
(
1977
).
39.
M.
Child
,
Molecular Collision Theory
(
Clarendon Press
,
Oxford
,
1974
).
40.
F.
Pirani
,
M.
Albertí
,
A.
Castro
,
M.
Moix Teixidor
, and
D.
Cappelletti
,
Chem. Phys. Lett.
394
,
37
44
(
2004
).
41.
M.
Capitelli
,
D.
Cappelletti
,
G.
Colonna
,
C.
Gorse
,
A.
Laricchiuta
,
G.
Liuti
,
S.
Longo
, and
F.
Pirani
,
Chem. Phys.
338
,
62
68
(
2007
).
42.
R.
Cambi
,
D.
Cappelletti
,
G.
Liuti
, and
F.
Pirani
,
J. Chem. Phys.
95
,
1852
1861
(
1991
).
43.
F.
Pirani
,
D.
Cappelletti
, and
G.
Liuti
,
Chem. Phys. Lett.
350
,
286
296
(
2001
).
44.
T. N.
Olney
,
N. M.
Cann
,
G.
Cooper
, and
C. E.
Brion
,
Chem. Phys.
223
,
59
98
(
1997
).
45.
F.
Nunzi
,
D.
Cesario
,
L.
Belpassi
,
F.
Tarantelli
,
L. F.
Roncaratti
,
S.
Falcinelli
,
D.
Cappelletti
, and
F.
Pirani
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
21
,
7330
7340
(
2019
).
46.
L. F.
Roncarattti
,
L.
Belpassi
,
D.
Cappelletti
,
F.
Pirani
, and
F.
Tarantelli
,
J. Phys. Chem. A
113
,
15223
15232
(
2009
).
47.
A. L.
de Araujo Oliveira
,
M.
de Abreu Silva
,
F.
Pirani
,
L. G.
Machado de Macedo
, and
R.
Gargano
,
Int. J. Quantum Chem.
120
,
e26266
(
2020
).
48.
M. J.
Frisch
,
G. W.
Trucks
,
H. B.
Schlegel
,
G. E.
Scuseria
,
M. A.
Robb
,
J. R.
Cheeseman
,
G.
Scalmani
,
V.
Barone
,
G. A.
Petersson
,
H.
Nakatsuji
,
X.
Li
,
M.
Caricato
,
A.
Marenich
,
J.
Bloino
,
B. G.
Janesko
,
R.
Gomperts
,
B.
Mennucci
,
H. P.
Hratchian
,
J. V.
Ortiz
,
A. F.
Izmaylov
,
J. L.
Sonnenberg
,
D.
Williams-Young
,
F.
Ding
,
F.
Lipparini
,
F.
Egidi
,
J.
Goings
,
B.
Peng
,
A.
Petrone
,
T.
Henderson
,
D.
Ranasinghe
,
V. G.
Zakrzewski
,
J.
Gao
,
N.
Rega
,
G.
Zheng
,
W.
Liang
,
M.
Hada
,
M.
Ehara
,
K.
Toyota
,
R.
Fukuda
,
J.
Hasegawa
,
M.
Ishida
,
T.
Nakajima
,
Y.
Honda
,
O.
Kitao
,
H.
Nakai
,
T.
Vreven
,
K.
Throssell
,
J. A.
Montgomery, Jr.
,
J. E.
Peralta
,
F.
Ogliaro
,
M.
Bearpark
,
J. J.
Heyd
,
E.
Brothers
,
K. N.
Kudin
,
V. N.
Staroverov
,
T.
Keith
,
R.
Kobayashi
,
J.
Normand
,
K.
Raghavachari
,
A.
Rendell
,
J. C.
Burant
,
S. S.
Iyengar
,
J.
Tomasi
,
M.
Cossi
,
J. M.
Millam
,
M.
Klene
,
C.
Adamo
,
R.
Cammi
,
J. W.
Ochterski
,
R. L.
Martin
,
K.
Morokuma
,
O.
Farkas
,
J. B.
Foresman
, and
D. J.
Fox
, Gaussian 09, Revision A.02,
Gaussian, Inc.
,
Wallingford, CT
,
2016
.
49.
K. A.
Peterson
,
D. E.
Woon
, and
T. H.
Dunning
, Jr.
,
J. Chem. Phys.
100
,
7410
(
1994
).
50.
C.
Coletti
and
N.
Re
,
J. Phys. Chem. A
113
,
1578
1585
(
2009
).
51.
P.
De Vicente
and
J. A.
Martìn-Pintado
,
ASP Conf. Ser.
102
,
64
67
(
1996
).
52.
H.-N.
Lee
,
L.-C.
Chang
, and
T.-M.
Su
,
Chem. Phys. Lett.
507
,
63
68
(
2011
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.