A quantum molecular dynamics study of aqueous solvation dynamics

Ring polymer molecular dynamics experiments have been carried out to examine effects derived from nuclear quantum fluctuations at ambient conditions on equilibrium and non-equilibrium dynamical characteristics of charge solvation by a popular simple, rigid, water model, SPC/E , and for a more recent, and flexible, q-TIP4P/F model, to examine the generality of conclusions. In particular, we have recorded the relaxation of the solvent energy gap following instantaneous, ±e charge jumps in an initially uncharged Lennard-Jones-like solute. In both charge cases, quantum effects are reflected in sharper decays at the initial stages of the relaxation, which produce up to a ∼20% reduction in the characteristic timescales describing the solvation processes. For anionic solvation, the magnitude of polarization fluctuations controlling the extent of the water proton localization in the first solvation shell is somewhat more marked than for cations, bringing the quantum solvation process closer to the classical case. Effects on the solvation response from the explicit incorporation of flexibility in the water Hamiltonian are also examined. Predictions from linear response theories for the overall relaxation profile and for the corresponding characteristic timescales are reasonably accurate for the solvation of cations, whereas we find that they are much less satisfactory for the anionic case.Fil: Videla, Pablo Ernesto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Rossky, Peter J.. University of Texas at Austin; Estados UnidosFil: Laria, Daniel Hector. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Comision Nacional de Energia Atomica. Gerencia Quimica. CAC; Argentin

Isotopic equilibria in aqueous clusters at low temperatures: Insights from the MB-pol many-body potential

By combining path-integrals molecular dynamics simulations with the accurate MB-pol potential energy surface, we investigate the role of alternative potential models on isotopic fractionation ratios between H and D atoms at dangling positions in water clusters at low temperatures. Our results show clear stabilizations of the lighter isotope at dangling sites, characterized by free energy differences ΔG that become comparable to or larger than kBT for temperatures below ∼75 K. The comparison between these results to those previously reported using the empirical q-TIP4P/F water model [P. E. Videla et al., J. Phys. Chem. Lett. 5, 2375 (2014)] reveals that the latter Hamiltonian overestimates the H stabilization by ∼25%. Moreover, predictions from the MB-pol model are in much better agreement with measured results reported for similar isotope equilibria at ice surfaces. The dissection of the quantum kinetic energies into orthogonal directions shows that the dominant differences between the two models are to be found in the anharmonic characteristics of the potential energy surfaces along OH bond directions involved in hydrogen bonds.Fil: Videla, Pablo Ernesto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Rossky, Peter J.. Rice University; Estados UnidosFil: Laria, Daniel Hector. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentin

Vibronic Dynamics of Photodissociating ICN from Simulations of Ultrafast X-Ray Absorption Spectroscopy

Ultrafast UV-pump/soft-X-ray-probe spectroscopy is a subject of great interest since it can provide detailed information about dynamical photochemical processes with ultrafast resolution and atomic specificity. Here, we focus on the photodissociation of ICN in the 1Π1 excited state, with emphasis on the transient response in the soft-X-ray spectral region as described by the ab initio spectral lineshape averaged over the nuclear wavepacket probability density. We find that the carbon K-edge spectral region reveals a rich transient response that provides direct insights into the dynamics of frontier orbitals during the I−CN bond cleavage process. The simulated UV-pump/soft-X-ray-probe spectra exhibit detailed dynamical information, including a time-domain signature for coherent vibration associated with the photogenerated CN fragment. © 2020 The Authors. Published by Wiley-VCH Gmb

Aqueous electrolytes confined within functionalized silica nanopores

Molecular dynamics simulations have been carried out to investigate structural and dynamical characteristics of NaCl aqueous solutions confined within silica nanopores in contact with a “bulk-like” reservoir. Two types of pores, with diameters intermediate between 20 Å and 37.5 Å, were investigated: The first one corresponded to hydrophobic cavities, in which the prevailing wall-solution interactions were of the Lennard-Jones type. In addition, we also examined the behavior of solutions trapped within hydrophilic cavities, in which a set of unsaturated O-sites at the wall were transformed in polar silanol Si–OH groups. In all cases, the overall concentrations of the trapped electrolytes exhibited important reductions that, in the case of the narrowest pores, attained 50% of the bulk value. Local concentrations within the pores also showed important fluctuations. In hydrophobic cavities, the close vicinity of the pore wall was coated exclusively by the solvent, whereas in hydrophilic pores, selective adsorption of Na+ ions was also observed. Mass and charge transport were also investigated. Individual diffusion coefficients did not present large codifications from what is perceived in the bulk; contrasting, the electrical conductivity exhibited important reductions. The qualitative differences are rationalized in terms of simple geometrical considerations.Peer ReviewedPostprint (published version

Evaluación de la calidad de la energía en dos casos de estudio: distorsión armónica inyectada por un sistema fotovoltaico de 40 kW y emitida por las cargas de una vivienda unifamiliar

Los posibles efectos de la conexión de sistemas foto voltaicos (FV) a la red eléctrica sobre la calidad del servicio, en particular en lo referente a la inyección de componentes armónicas, suelen ser una preocupación de las empresas distribuidoras y los entes de regulación. A fin de aportar datos cuantitativos en relación con este tema, se analizó la calidad de la energía: (i) en el punto de conexión de un sistema FV de 40 kW instalado en el Polo Científico y Tecnológico, y (ii) en uno de los circuitos eléctricos de una vivienda unifamiliar. Por un lado, las mediciones realizadas en el sistema FV permitieron verificar que las componentes armónicas de corriente inyectadas a la red están claramente por debajo de los límites establecidos por la norma IEC 61000-3-2. Por su parte, las mediciones efectuadas en la vivienda muestran que las componentes armónicas de corriente emitidas por electrodomésticos son significativamente mayores que las armónicas inyectadas por un inversor FV de potencia típica para una vivienda unifamiliar. Los análisis realizados permiten afirmar, en consecuencia, que la conexión de sistemas FV a la red eléctrica no afecta la calidad del servicio en cuanto a la distorsión armónica.The possible effects of the connection of photovoltaic (PV) systems to the power grid on service quality, particularly in relation to the injection of harmonic components, are often a concern of distribution companies and regulatory authorities. In order to provide quantitative data on this subject, the power quality was analyzed: (i) in the connection point of a 40 kW PV system installed in the Scientific and Technological Pole, and (ii) in one of the electrical circuits of a house. On one hand, measurements made in the 40 kW PV system allowed to verify that the current harmonic components injected into the network are clearly below the limits set by IEC 61000-3-2. Meanwhile, measurements performed in the electrical circuit of the house show that current harmonic components emitted by household appliances are significantly higher than the harmonics injected by a typical PV power inverter for a house. Therefore, the results presented in this paper support the conclusion that grid-connected PV systems do not affect the power quality in terms of harmonic distortion.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Robust Binding of Disulfide-Substituted Rhenium Bipyridyl Complexes for CO2 Reduction on Gold Electrodes

Heterogenization of homogenous catalysts on electrode surfaces provides a valuable approach for characterization of catalytic processes in operando conditions using surface selective spectroelectrochemistry methods. Ligand design plays a central role in the attachment mode and the resulting functionality of the heterogenized catalyst as determined by the orientation of the catalyst relative to the surface and the nature of specific interactions that modulate the redox properties under the heterogeneous electrode conditions. Here, we introduce new [Re(L)(CO)3Cl] catalysts for CO2 reduction with sulfur-based anchoring groups on a bipyridyl ligand, where L = 3,3′-disulfide-2,2′-bipyridine (SSbpy) and 3,3′-thio-2,2′-bipyridine (Sbpy). Spectroscopic and electrochemical analysis complemented by computational modeling at the density functional theory level identify the complex [Re(SSbpy)(CO)3Cl] as a multi-electron acceptor that combines the redox properties of both the rhenium tricarbonyl core and the disulfide functional group on the bipyridyl ligand. The first reduction at −0.85 V (vs. SCE) involves a two-electron process that breaks the disulfide bond, activating it for surface attachment. The heterogenized complex exhibits robust anchoring on gold surfaces, as probed by vibrational sum-frequency generation (SFG) spectroscopy. The binding configuration is normal to the surface, exposing the active site to the CO2 substrate in solution. The attachment mode is thus particularly suitable for electrocatalytic CO2 reduction.Fil: Cattaneo, Mauricio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Química del Noroeste. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia. Instituto de Química del Noroeste; ArgentinaFil: Guo, Facheng. University of Yale; Estados UnidosFil: Kelly, H. Ray. University of Yale; Estados UnidosFil: Videla, Pablo E.. University of Yale; Estados UnidosFil: Kiefer, Laura. Emory University; Estados UnidosFil: Gebre, Sara. Emory University; Estados UnidosFil: Ge, Aimin. Emory University; Estados UnidosFil: Liu, Qiliang. Emory University; Estados UnidosFil: Wu, Shaoxiong. Emory University; Estados UnidosFil: Lian, Tianquan. Emory University; Estados UnidosFil: Batista, Víctor S.. University of Yale; Estados Unido

A measurement of the muon number in showers using inclined events recorded at the Pierre Auger Observatory

The average muon content of air showers with zenith angles exceeding 62◦ is obtained as a function of calorimetric energy from events measured simultaneously with the Surface Detector Array and fluorescence telescopes of the Pierre Auger Observatory using a reconstruction method specifically designed for inclined showers. The results are presented in different energy bins above 4E18 eV and compared to predictions from current hadronic interaction models for different primary particles.Fil: Allekotte, Ingomar. Centro Atómico Bariloche and Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Almela, Daniel Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Bertou, Xavier Pierre Louis. Centro Atómico Bariloche and Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Dova, Maria Teresa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Figueira, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Filevich, A.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Garcia, Beatriz Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Gomez Berisso, Mariano. Centro Atómico Bariloche and Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Gómez Vitale, Primo F.. Observatorio Pierre Auger; ArgentinaFil: González, N.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Hansen, P.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Tueros, Matias Jorge. Universidad de Santiago de Compostela. Facultad de Física; España. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Argentino de Radioastronomía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Argentino de Radioastronomía; ArgentinaFil: Harari, Diego Dario. Centro Atómico Bariloche and Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Jarne, C.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Mariazzi, Analisa Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Melo, Diego Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Micheletti, M. I.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Física de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Instituto de Física de Rosario; ArgentinaFil: Mollerach, S.. Centro Atómico Bariloche and Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Pallotta, J.. Ministerio de Defensa. Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa; ArgentinaFil: Platino, Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Quel, E. J.. Ministerio de Defensa. Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa; ArgentinaFil: Ristori, P.. Ministerio de Defensa. Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa; ArgentinaFil: Roulet, Esteban. Centro Atómico Bariloche and Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Rovero, Adrian Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio(i); ArgentinaFil: Sánchez, F.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Sato, R.. Observatorio Pierre Auger; ArgentinaFil: Sciutto, S. J.. Observatorio Pierre Auger; ArgentinaFil: Supanitsky, Alberto Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Astronomía y Física del Espacio(i); ArgentinaFil: Tapia, A.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Videla, M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Wahlberg, Hernan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Wainberg, Oscar Isaac. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Comisión Nacional de Energía Atómica. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas; ArgentinaFil: Valiño, Inés. Observatorio Pierre Auger; ArgentinaFil: The Pierre Auger Collaboration. No especifíca;33rd International Cosmic Ray Conference (ICRC 2013)Rio de JaneiroBrasilInternational Union of Pure and Applied Physics (IUPAP

Measurement of the cosmic ray spectrum above 4×10184{\times}10^{18} eV using inclined events detected with the Pierre Auger Observatory

A measurement of the cosmic-ray spectrum for energies exceeding $4{\times}10^{18}$ eV is presented, which is based on the analysis of showers with zenith angles greater than $60^{\circ}$ detected with the Pierre Auger Observatory between 1 January 2004 and 31 December 2013. The measured spectrum confirms a flux suppression at the highest energies. Above $5.3{\times}10^{18}$ eV, the "ankle", the flux can be described by a power law $E^{-\gamma}$ with index $\gamma=2.70 \pm 0.02 \,\text{(stat)} \pm 0.1\,\text{(sys)}$ followed by a smooth suppression region. For the energy ($E_\text{s}$) at which the spectral flux has fallen to one-half of its extrapolated value in the absence of suppression, we find $E_\text{s}=(5.12\pm0.25\,\text{(stat)}^{+1.0}_{-1.2}\,\text{(sys)}){\times}10^{19}$ eV.Comment: Replaced with published version. Added journal reference and DO