This paper describes an experimental technique for studying neutral metal complexes using infrared + vacuum ultraviolet (IR+VUV) two-color ionization spectroscopy based on a tunable VUV free-electron laser (VUV-FEL). The preliminary IR spectroscopy results of mass-selected nickel tetracarbonyl are reported in this work. The results demonstrate that the tunable VUV-FEL light allows the selective ionization of a given neutral cluster free of confinement along with the recording of well-resolved IR spectra. As the ionization energies of many neutral clusters are accessible by a broadly tunable VUV-FEL (50–150 nm) and near-threshold ionization can be readily achieved, the proposed experimental method offers unique possibilities for the size-specific study of a wide variety of confinement-free neutral clusters.

1.
M. F.
Zhou
,
L.
Andrews
, and
C. W.
Bauschlicher
,
Chem. Rev.
101
,
1931
1961
(
2001
).
2.
D. K.
Bohme
and
H.
Schwarz
,
Angew. Chem., Int. Ed.
44
,
2336
2354
(
2005
).
3.
Z.
Luo
,
A. W.
Castleman
, Jr.
, and
S. N.
Khanna
,
Chem. Rev.
116
,
14456
14492
(
2016
).
4.
H. J.
Freund
,
G.
Meijer
,
M.
Scheffler
,
R.
Schlogl
, and
M.
Wolf
,
Angew. Chem., Int. Ed.
50
,
10064
10094
(
2011
).
5.
S. M.
Lang
and
T. M.
Bernhardt
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
14
,
9255
9269
(
2012
).
6.
H.
Schwarz
,
Angew. Chem., Int. Ed.
54
,
10090
10100
(
2015
).
7.
E.
Whittle
,
D. A.
Dows
, and
G. C.
Pimentel
,
J. Chem. Phys.
22
,
1943
(
1954
).
8.
J. P.
Toennies
and
A. F.
Vilesov
,
Angew. Chem., Int. Ed.
43
,
2622
2648
(
2004
).
9.
M. Y.
Choi
,
G. E.
Douberly
,
T. M.
Falconer
,
W. K.
Lewis
,
C. M.
Lindsay
,
J. M.
Merritt
,
P. L.
Stiles
, and
R. E.
Miller
,
Int. Rev. Phys. Chem.
25
,
15
75
(
2006
).
10.
A.
Fielicke
,
A.
Kirilyuk
,
C.
Ratsch
,
J.
Behler
,
M.
Scheffler
,
G.
von Helden
, and
G.
Meijer
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
023401
(
2004
).
11.
R. H.
Page
,
Y. R.
Shen
, and
Y. T.
Lee
,
J. Chem. Phys.
88
,
4621
4636
(
1988
).
12.
A. J.
Gotch
and
T. S.
Zwier
,
J. Chem. Phys.
96
,
3388
3401
(
1992
).
13.
C.
Riehn
,
C.
Lahmann
,
B.
Wassermann
, and
B.
Brutschy
,
Chem. Phys. Lett.
197
,
443
450
(
1992
).
14.
T.
Omi
,
H.
Shitomi
,
N.
Sekiya
,
K.
Takazawa
, and
M.
Fujii
,
Chem. Phys. Lett.
252
,
287
293
(
1996
).
15.
A.
Fielicke
,
G.
von Helden
, and
G.
Meijer
,
Eur. Phys. J. D
34
,
83
88
(
2005
).
16.
H.
Zhang
,
H.
Wu
,
Y.
Jia
,
L.
Geng
,
Z.
Luo
,
H.
Fu
, and
J.
Yao
,
Rev. Sci. Instrum.
90
,
073101
(
2019
).
17.
H. K.
Woo
,
P.
Wang
,
K. C.
Lau
,
X.
Xing
,
C.
Chang
, and
C. Y.
Ng
,
J. Chem. Phys.
119
,
9333
9336
(
2003
).
18.
H. B.
Fu
,
Y. J.
Hu
, and
E. R.
Bernstein
,
J. Chem. Phys.
124
,
024302
(
2006
).
19.
Y.
Matsuda
,
K.
Ohta
,
N.
Mikami
, and
A.
Fujii
,
Chem. Phys. Lett.
471
,
50
53
(
2009
).
20.
A.
Fielicke
,
J. T.
Lyon
,
M.
Haertelt
,
G.
Meijer
,
P.
Claes
,
J.
de Haeck
, and
P.
Lievens
,
J. Chem. Phys.
131
,
171105
(
2009
).
21.
C.
Romanescu
,
D. J.
Harding
,
A.
Fielicke
, and
L.-S.
Wang
,
J. Chem. Phys.
137
,
014317
(
2012
).
22.
23.
A.
Fielicke
,
P.
Gruene
,
G.
Meijer
, and
D. M.
Rayner
,
Surf. Sci.
603
,
1427
1433
(
2009
).
24.
L.
Mond
,
C.
Langer
, and
F.
Quincke
,
J. Chem. Soc.
57
,
749
753
(
1890
).
25.
L. H.
Jones
,
R. S.
McDowell
, and
M.
Goldblatt
,
J. Chem. Phys.
48
,
2663
2670
(
1968
).
26.
R. L.
Dekock
,
Inorg. Chem.
10
,
1205
1211
(
1971
).
27.
E. P.
Kundig
,
D.
McIntosh
,
M.
Moskovits
, and
G. A.
Ozin
,
J. Am. Chem. Soc.
95
,
7234
7241
(
1973
).
28.
M. F.
Zhou
and
L.
Andrews
,
J. Am. Chem. Soc.
120
,
11499
11503
(
1998
).
29.
B. Y.
Liang
,
M. F.
Zhou
, and
L.
Andrews
,
J. Phys. Chem. A
104
,
3905
3914
(
2000
).
30.
I. A.
Howard
,
G. W.
Pratt
,
K. H.
Johnson
, and
G.
Dresselhaus
,
J. Chem. Phys.
74
,
3415
3419
(
1981
).
31.
M. R. A.
Blomberg
,
P. E. M.
Siegbahn
,
T. J.
Lee
,
A. P.
Rendell
, and
J. E.
Rice
,
J. Chem. Phys.
95
,
5898
5905
(
1991
).
32.
J.
Li
,
G.
Schreckenbach
, and
T.
Ziegler
,
J. Am. Chem. Soc.
117
,
486
494
(
1995
).
33.
T. G.
Dietz
,
M. A.
Duncan
,
D. E.
Powers
, and
R. E.
Smalley
,
J. Chem. Phys.
74
,
6511
6512
(
1981
).
34.
L. S.
Wang
,
H. S.
Cheng
, and
J. W.
Fan
,
J. Chem. Phys.
102
,
9480
9493
(
1995
).
35.
M. A.
Duncan
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
041101
(
2012
).
36.
H.
Wang
,
Y.
Yu
,
Y.
Chang
,
S.
Su
,
S.
Yu
,
Q.
Li
,
K.
Tao
,
H.
Ding
,
J.
Yang
,
G.
Wang
,
L.
Che
,
Z.
He
,
Z.
Chen
,
X.
Wang
,
W.
Zhang
,
D.
Dai
,
G.
Wu
,
K.
Yuan
, and
X.
Yang
,
J. Chem. Phys.
148
,
124301
(
2018
).
37.
L. H.
Yu
,
M.
Babzien
,
I.
Ben-Zvi
,
L. F.
DiMauro
,
A.
Doyuran
,
W.
Graves
,
E.
Johnson
,
S.
Krinsky
,
R.
Malone
,
I.
Pogorelsky
,
J.
Skaritka
,
G.
Rakowsky
,
L.
Solomon
,
X. J.
Wang
,
M.
Woodle
,
V.
Yakimenko
,
S. G.
Biedron
,
J. N.
Galayda
,
E.
Gluskin
,
J.
Jagger
,
V.
Sajaev
, and
I.
Vasserman
,
Science
289
,
932
934
(
2000
).
38.
W. R.
Bosenberg
and
D. R.
Guyer
,
J. Opt. Soc. Am. B
10
,
1716
1722
(
1993
).
39.
G.
Distefano
,
J. Res. Natl. Bur. Stand., Sect. A
74A
,
233
239
(
1970
).
40.
F. I.
Vilesov
and
B. L.
Kurbatov
,
Dokl. Akad. Nauk. SSSR
140
,
1364
1367
(
1961
).
41.
R. E.
Winters
and
R. W.
Kiser
,
Inorg. Chem.
3
,
699
702
(
1964
).
42.
D. R.
Bidinosti
and
N. S.
McIntyre
,
Can. J. Chem.
45
,
641
648
(
1967
).
43.
D. R.
Lloyd
and
E. W.
Schlag
,
Inorg. Chem.
8
,
2544
2555
(
1969
).
44.
S. M.
Schildcrout
,
G. A.
Pressley
, and
F. E.
Stafford
,
J. Am. Chem. Soc.
89
,
1617
1620
(
1967
).
45.
M. J.
Frisch
,
G. W.
Trucks
,
H. B.
Schlegel
,
G. E.
Scuseria
,
M. A.
Robb
,
J. R.
Cheeseman
,
G.
Scalmani
,
V.
Barone
,
B.
Mennucci
,
G. A.
Petersson
,
H.
Nakatsuji
,
M.
Caricato
,
X.
Li
,
H. P.
Hratchian
,
A. F.
Izmaylov
,
J.
Bloino
,
G.
Zheng
,
J. L.
Sonnenberg
,
M.
Hada
,
M.
Ehara
,
K.
Toyota
,
R.
Fukuda
,
J.
Hasegawa
,
M.
Ishida
,
T.
Nakajima
,
Y.
Honda
,
O.
Kitao
,
H.
Nakai
,
T.
Vreven
,
J. A.
Montgomery
,
J. E.
Peralta
,
F.
Ogliaro
,
M.
Bearpark
,
J. J.
Heyd
,
E.
Brothers
,
K. N.
Kudin
,
V. N.
Staroverov
,
R.
Kobayashi
,
J.
Normand
,
K.
Raghavachari
,
A.
Rendell
,
J. C.
Burant
,
S. S.
Iyengar
,
J.
Tomasi
,
M.
Cossi
,
N.
Rega
,
J. M.
Millam
,
M.
Klene
,
J. E.
Knox
,
J. B.
Cross
,
V.
Bakken
,
C.
Adamo
,
J.
Jaramillo
,
R.
Gomperts
,
R. E.
Stratmann
,
O.
Yazyev
,
A. J.
Austin
,
R.
Cammi
,
C.
Pomelli
,
J. W.
Ochterski
,
R. L.
Martin
,
K.
Morokuma
,
V. G.
Zakrzewski
,
G. A.
Voth
,
P.
Salvador
,
J. J.
Dannenberg
,
S.
Dapprich
,
A. D.
Daniels
,
Farkas
,
J. B.
Foresman
,
J. V.
Ortiz
,
J.
Cioslowski
, and
D. J.
Fox
, Gaussian 09, Revision A.02 (
2009
).
You do not currently have access to this content.