Fully Λ-doublet resolved differential cross sections and collision-induced rotational alignment moments have been measured for the NO(X)–Xe collision system at a collision energy of 519 cm−1. The experiments combine initial quantum state selection, employing a hexapole inhomogeneous electric field, with quantum state resolved detection, using (1+1) resonantly enhanced multiphoton ionization and velocity map ion imaging. The differential cross sections and polarization dependent differential cross sections are shown to agree well with quantum mechanical scattering calculations performed on ab initio potential energy surfaces [J. Kłos et al. J. Chem. Phys. 137, 014312 (2012)]. By comparison with quasi-classical trajectory calculations, quantum mechanical scattering calculations on a hard-shell potential, and kinematic apse model calculations, the effects of the attractive part of the potential on the measured differential cross sections and collision-induced rotational alignment moments are assessed.

[1]
A.
Gijsbertsen
,
H.
Linnartz
,
C. A.
Taatjes
, and
S.
Stolte
,
J. Am. Chem. Soc.
128
,
8777
(
2006
).
[2]
C. J.
Eyles
,
M.
Brouard
,
C. H.
Yang
,
J.
Kłos
,
F. J.
Aoiz
,
A.
Gijsbertsen
,
A. E.
Wiskerke
, and
S.
Stolte
,
Nat. Chem.
3
,
597
(
2011
).
[3]
M.
Brouard
,
H.
Chadwick
,
C. J.
Eyles
,
B.
Hornung
,
B.
Nichols
,
F. J.
Aoiz
,
P. G.
Jambrina
, and
S.
Stolte
,
J. Chem. Phys.
138
,
104310
(
2013
).
[4]
R. N.
Zare
,
Angular Momentum: Understanding Spatial Aspects in Chemistry and Physics
,
New York
:
John Wiley and Sons
, (
1988
).
[5]
M. H.
Alexander
,
J. Chem. Phys.
76
,
5974
(
1982
).
[7]
A. G.
Suits
,
L. S.
Bontuyan
,
P. L.
Houston
, and
B. J.
Whitaker
,
J. Chem. Phys.
96
,
8618
(
1992
).
[8]
L. S.
Bontuyan
,
A. G.
Suits
,
P. L.
Houston
, and
B. J.
Whitaker
,
J. Phys. Chem.
97
,
6342
(
1993
).
[9]
H.
Kohguchi
,
T.
Suzuki
, and
M. H.
Alexander
,
Science
294
,
832
(
2001
).
[10]
M.
Brouard
,
H.
Chadwick
,
C. J.
Eyles
,
B.
Hornung
,
B.
Nichols
,
J. M.
Scott
,
F. J.
Aoiz
,
J.
Kłos
,
S.
Stolte
, and
X.
Zhang
,
Mol. Phys.
111
,
1759
(
2013
).
[11]
M.
Kirste
,
X.
Wang
,
H. C.
Schewe
,
G.
Meijer
,
K.
Liu
,
A.
van der Avoird
,
L. M.
Janssen
,
K. B.
Gubbels
,
G. C.
Groenenboom
, and
S. Y.
van de Meerakker
,
Science
338
,
1060
(
2012
).
[12]
A.
von Zastrow
,
J.
Onvlee
,
S. N.
Vogels
,
G. C.
Groenenboom
,
A.
van der Avoird
, and
S. Y.
van de Meerakker
,
Nat. Chem.
6
,
216
(
2014
).
[13]
S. N.
Vogels
,
J.
Onvlee
,
A.
von Zastrow
,
G. C.
Groenenboom
,
A.
van der Avoird
, and
S. Y. T.
van de Meerakker
,
Phys. Rev. Lett.
113
,
263202
(
2014
).
[14]
S. N.
Vogels
,
J.
Onvlee
,
S.
Chefdeville
,
A.
van der Avoird
,
G. C.
Groenenboom
, and
S. Y. T.
van de Meerakker
,
Science
350
,
787
(
2015
).
[15]
J.
Onvlee
,
S. N.
Vogels
,
A.
van der Avoird
,
G. C.
Groenenboom
, and
S. Y. T.
van de Meerakker
,
New J. Phys.
17
,
055019
(
2015
).
[16]
J.
Onvlee
,
S. D. S.
Gordon
,
S. N.
Vogels
,
T.
Auth
,
T.
Karman
,
B.
Nichols
,
A.
van der Avoird
,
G. C.
Groenenboom
,
M.
Brouard
, and
S. Y. T.
van de Meerakker
,
Nat. Chem.
9
,
226
(
2017
).
[17]
Z.
Gao
,
S. N.
Vogels
,
M.
Besemer
,
T.
Karman
,
G. C.
Groenenboom
,
A.
van der Avoird
, and
S. Y. T.
van de Meerakker
,
J. Phys. Chem. A
121
,
7446
(
2017
).
[18]
T.
de Jongh
,
T.
Karman
,
S. N.
Vogels
,
M.
Besemer
,
J.
Onvlee
,
A. G.
Suits
,
J. O. F.
Thompson
,
G. C.
Groenenboom
,
A.
van der Avoird
, and
S. Y. T.
van de Meerakker
,
J. Chem. Phys.
147
,
013918
(
2017
).
[19]
Z.
Gao
,
T.
Karman
,
G.
Tang
,
A.
van der Avoird
,
G. C.
Groenenboom
, and
S. Y. T.
van de Meerakker
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
20
,
12444
(
2018
).
[20]
S. N.
Vogels
,
T.
Karman
,
J.
Klos
,
M.
Besemer
,
J.
Onvlee
,
A.
van der Avoird
,
G. C.
Groenenboom
, and
S. Y. T.
van de Meerakker
,
Nat. Chem.
10
,
435
(
2018
).
[21]
J.
van Leuken
,
J.
Bulthuis
,
S.
Stolte
, and
J.
Snijders
,
Chem. Phys. Lett.
260
,
595
(
1996
).
[22]
M.
de Lange
,
M.
Drabbels
,
P.
Griffiths
,
J.
Bulthuis
,
S.
Stolte
, and
J.
Snijders
,
Chem. Phys. Lett.
313
,
491
(
1999
).
[23]
M. J. L.
de Lange
,
S.
Stolte
,
C. A.
Taatjes
,
J.
Kos
,
G. C.
Groenenboom
, and
A.
van der Avoird
,
J. Chem. Phys.
121
,
11691
(
2004
).
[24]
B.
Nichols
,
H.
Chadwick
,
S. D. S.
Gordon
,
C. J.
Eyles
,
B.
Hornung
,
M.
Brouard
,
M. H.
Alexander
,
F. J.
Aoiz
,
A.
Gijsbertsen
, and
S.
Stolte
,
Chem. Sci.
6
,
2202
(
2015
).
[25]
M.
Brouard
,
H.
Chadwick
,
S. D. S.
Gordon
,
B.
Hornung
,
B.
Nichols
,
F. J.
Aoiz
, and
S.
Stolte
,
J. Phys. Chem. A
119
,
12404
(
2015
).
[26]
C. G.
Heid
,
V.
Walpole
,
M.
Brouard
,
P. G.
Jambrina
, and
F. J.
Aoiz
,
Nat. Chem.
11
,
662
(
2019
).
[27]
V.
Walpole
,
C. G.
Heid
,
P. G.
Jambrina
,
F. J.
Aoiz
, and
M.
Brouard
,
J. Phys. Chem. A
123
,
8787
(
2019
).
[28]
H.
Chadwick
,
B.
Nichols
,
S. D. S.
Gordon
,
B.
Hornung
,
E.
Squires
,
M.
Brouard
,
J.
Kłos
,
M. H.
Alexander
,
F. J.
Aoiz
, and
S.
Stolte
,
J. Phys. Chem. Lett.
5
,
3296
(
2014
).
[29]
M.
Brouard
,
H.
Chadwick
,
S. D. S.
Gordon
,
B.
Hornung
,
B.
Nichols
,
J.
Kłos
,
F. J.
Aoiz
, and
S.
Stolte
,
J. Chem. Phys.
141
,
164306
(
2014
).
[30]
K. T.
Lorenz
,
D. W.
Chandler
,
J. W.
Barr
,
W.
Chen
,
G. L.
Barnes
, and
J. I.
Cline
,
Science
293
,
2063
(
2001
).
[31]
T. R.
Sharples
,
J. G.
Leng
,
T. F. M.
Luxford
,
K. G.
McKendrick
,
P. G.
Jambrina
,
F. J.
Aoiz
,
D. W.
Chandler
, and
M. L.
Costen
,
Nat. Chem.
10
,
1148
(
2018
).
[32]
M. H.
Alexander
,
J. Chem. Phys.
99
,
7725
(
1993
).
[33]
M. H.
Alexander
,
J. Chem. Phys.
111
,
7426
(
1999
).
[34]
J.
Kłos
,
F. J.
Aoiz
,
J. E.
Verdasco
,
M.
Brouard
,
S.
Marinakis
, and
S.
Stolte
,
J. Chem. Phys.
127
,
1102
(
2007
).
[35]
J.
Kłos
,
F. J.
Aoiz
,
M.
Menéndez
,
M.
Brouard
,
H.
Chadwick
, and
C. J.
Eyles
,
J. Chem. Phys.
137
,
014312
(
2012
).
[36]
B.
Wen
,
H.
Meyer
,
J.
Kłos
, and
M. H.
Alexander
,
J. Phys. Chem. A
113
,
7366
(
2009
).
[37]
M.
Drabbels
,
A. M.
Wodtke
,
M.
Yang
, and
M. H.
Alexander
,
J. Phys. Chem. A
101
,
6463
(
1997
).
[38]
H.
Cybulski
and
B.
Fernández
,
J. Phys. Chem. A
116
,
7319
(
2012
).
[39]
J.
Onvlee
,
A. v. d.
Avoird
,
G. C.
Groenenboom
, and
S. Y. T.
van de Meerakker
,
J. Phys. Chem. A
120
,
4770
(
2016
).
[40]
X.
Zhang
and
S.
Stolte
,
Chem. Phys.
514
,
4
(
2018
).
[41]
F. J.
Aoiz
,
J. E.
Verdasco
,
V. J.
Herrero
,
V.
Sáez-Rábanos
, and
M. H.
Alexander
,
J. Chem. Phys.
119
,
5860
(
2003
).
[42]
F. J.
Aoiz
,
J. E.
Verdasco
,
M.
Brouard
,
J.
Kłos
,
S.
Marinakis
, and
S.
Stolte
,
J. Phys. Chem. A
113
,
14636
(
2009
).
[43]
S. D.
Bosanac
and
N.
Petrović
,
Phys. Rev. A
41
,
5909
(
1990
).
[44]
V.
Khare
,
D. J.
Kouri
, and
D. K.
Hoffman
,
J. Chem. Phys.
74
,
2275
(
1981
).
[45]
M.
Brouard
,
B.
Hornung
, and
F. J.
Aoiz
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
183202
(
2013
).
[46]
M.
Brouard
,
H.
Chadwick
,
C. J.
Eyles
,
B.
Hornung
,
B.
Nichols
,
F. J.
Aoiz
,
P. G.
Jambrina
,
S.
Stolte
, and
M. P.
de Miranda
,
J. Chem. Phys.
138
,
104309
(
2013
).
[47]
H. J.
Korsch
and
R.
Schinke
,
J. Chem. Phys.
75
,
3850
(
1981
).
[48]
A. T. J. B.
Eppink
and
D. H.
Parker
,
Rev. Sci. Instrum.
68
,
3477
(
1997
).
[49]
D. W.
Chandler
and
P. L.
Houston
,
J. Chem. Phys.
87
,
1445
(
1987
).
[50]
M. H.
Alexander
,
D. E.
Manolopoulos
,
H.
Werner
and
B.
Follmeg
, with contributions by
P. F.
Vohralik
,
D.
Lemoine
,
G.
Corey
,
R.
Gordon
,
B.
Johnson
,
T.
Orlikowski
,
A.
Berning
,
A. D.
Esposti
,
C.
Rist
,
P.
Dagdigian
,
B.
Pouilly
,
G.
van der Sanden
,
M.
Yang
,
F.
de Weerd
,
S.
Gregurick
and
J.
Kłos
, HIBRIDON is a package of programs for the time-independent quantum treatment of inelastic collisions and photodissociation.
[51]
D. E.
Manolopoulos
,
J. Chem. Phys.
85
,
6425
(
1986
).
[52]
M. H.
Alexander
,
J. Chem. Phys.
81
,
4510
(
1984
).
[53]
M. P.
de Miranda
,
F. J.
Aoiz
,
L.
Bañares
, and
V.
Sáez-Rábanos
,
J. Chem. Phys.
111
,
5368
(
1999
).
[54]
J.
Aldegunde
,
J. M.
Haigh
,
M. P.
de Miranda
,
B. K.
Kendrick
,
V.
Sáez-Rábanos
, and
F. J.
Aoiz
,
J. Phys. Chem. A
109
,
6200
(
2005
).
[55]
P. G.
Jambrina
,
J.
Aldegunde
,
M. P.
de Miranda
,
V.
Sáez-Rábanos
, and
F. J.
Aoiz
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
14
,
9977
(
2012
).
[56]
I. V.
Hertel
and
W.
Stoll
,
Adv. At. and Mol. Phys.
13
,
113
(
1978
).
[57]
M. P.
de Miranda
and
F. J.
Aoiz
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
083201
(
2004
).
[58]
M. P.
de Miranda
,
F. J.
Aoiz
,
V.
Sáez-Rábanos
, and
M.
Brouard
,
J. Chem. Phys.
121
,
9830
(
2004
).
[59]
J.
Aldegunde
,
F. J.
Aoiz
,
V.
Sáez-Rábanos
,
B. K.
Kendrick
, and
M. P.
de Miranda
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
9
,
5794
(
2007
).
[60]
F. J.
Aoiz
and
M. P.
de Miranda
,
Tutorials in Molecular Reaction Dynamics
, edited by
M.
Brouard
and
C.
Vallance
,
London
:
Royal Society of Chemistry
, Chap. 9, (
2010
).
[61]
B.
Hornung
,
Rotational Polarisation Effects in the Inelastic Scattering of NO(X) and Ar
, Ph.D. thesis,
Oxford, UK
:
Jesus College, The University of Oxford
, (
2013
).
[63]
F. J.
Aoiz
,
L.
Bañares
, and
V. J.
Herrero
,
J. Chem. Soc. Faraday Trans.
94
,
2483
(
1998
).
[64]
R. A.
Budde
and
R. B.
Bernstein
,
J. Chem. Phys.
55
,
5499
(
1971
).
[65]
C. J.
Eyles
,
M.
Brouard
,
H.
Chadwick
,
B.
Hornung
,
B.
Nichols
,
C. H.
Yang
,
J.
Kłos
,
F. J.
Aoiz
,
A.
Gijsbertsen
,
A. E.
Wiskerke
, and
S.
Stolte
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
14
,
5403
(
2012
).
[66]
R.
Uberna
,
R. D.
Hinchliffe
, and
J. I.
Cline
,
J. Chem. Phys.
105
,
9847
(
1996
).
[67]
J. D.
Barnwell
,
J. G.
Loeser
, and
D. R.
Herschbach
,
J. Phys. Chem.
87
,
2781
(
1983
).
[68]
M. P.
de Miranda
and
D. C.
Clary
,
J. Chem. Phys.
106
,
4509
(
1997
).
[69]
U.
Fano
and
J. H.
Macek
,
Rev. Mod. Phys.
45
,
553
(
1973
).
[70]
B.
Nichols
,
Inelastic Collisions of Hexapole State Selected NO(X)
, Ph.D. Thesis,
Oxford, UK
:
Jesus College, The University of Oxford
(
2015
).
[71]
J.
Mitroy
,
M. S.
Safronova
, and
C. W.
Clark
,
J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys.
43
,
202001
(
2010
).
[72]
M. S.
Westley
,
K. T.
Lorenz
,
D. W.
Chandler
, and
P. L.
Houston
,
J. Chem. Phys.
114
,
2669
(
2001
).
[73]
M. S.
Elioff
and
D. W.
Chandler
,
J. Chem. Phys.
117
,
6455
(
2002
).
[74]
C. J.
Eyles
,
M.
Brouard
,
H.
Chadwick
,
F. J.
Aoiz
,
J.
Kłos
,
A.
Gijsbertsen
,
X.
Zhang
, and
S.
Stolte
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
14
,
5420
(
2012
).
[75]
H.
Meyer
,
J. Chem. Phys.
102
,
3151
(
1995
).
[76]
Y.
Kim
,
H.
Meyer
, and
M. H.
Alexander
,
J. Chem. Phys.
121
,
1339
(
2004
).
[77]
[78]
J. D.
Steill
,
J. J.
Kay
,
G.
Paterson
,
T. R.
Sharples
,
J.
Kłos
,
M. L.
Costen
,
K. E.
Strecker
,
K. G.
McKendrick
,
M. H.
Alexander
, and
D. W.
Chandler
,
J. Phys. Chem. A
117
,
8163
(
2013
).
[79]
J.
Aldegunde
,
F. J.
Aoiz
, and
M. P.
de Miranda
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
10
,
1139
(
2008
).
This content is only available via PDF.

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.