Rev. Phys. Appl. (Paris) 22, 1787-1792 (1987)
DOI: 10.1051/rphysap:0198700220120178700

Theoretical studies of vibrational relaxation of iodine in low density liquid xenon

J.K. Brown^{1, 2}, D.J. Russell^{1, 2}, D.E. Smith^{1, 2} et C.B. Harris<sup>1, 2

1</sup>  Department of Chemistry, University of California, Berkeley, California 94720, U.S.A.
²  Materials and Chemical Sciences Division, Lawrence Berkeley Laboratory, Berkeley, California 94720, U.S.A.

Abstract
Preliminary results of generalized Langevin and isolated binary collision (IBC) calculations for vibrational relaxation of iodine in low density liquid xenon are presented. Simple generalized Langevin simulations, using equilibrium xenon as a model solvent, fail to reproduce molecular dynamics vibrational relaxation data. This is explained, at least in part, by noting that the iodine vibrational motion perturbs the local solvent, with this perturbation resulting in dissipation of energy. Simple isolated binary collision models qualitatively reproduce molecular dynamics relaxation behaviour. However, the collision rate determined by fitting isolated binary collision data to molecular dynamics data seems unreasonably high, which may indicate the importance of correlated collisions and many body interactions which are ignored in the IBC model.

Résumé
Des résultats préliminaires de calculs utilisant le modèle de Langevin généralisé et de collisions binaires isolées (IBC) pour la relaxation vibrationnelle de l'iode dans le xénon liquide à faible densité sont présentés. Des simulations de Langevin généralisées simples, utilisant le xénon à l'équilibre comme modèle de solvant, ne reproduisent pas les données de la dynamique moléculaire sur la relaxation vibrationnelle. Ceci est expliqué, au moins en partie, en remarquant que le mouvement vibrationnel de l'iode perturbe localement le solvant et que cette perturbation se traduit par une dissipation d'énergie. Des modèles simples de collisions isolées binaires reproduisent qualitativement le comportement de relaxation. Cependant, le taux de collision déterminé en ajustant les données de collisions binaires isolées aux données de la dynamique moléculaire semble anormalement élevé, ce qui peut indiquer l'importance des collisions corrélées et des interactions à plusieurs corps qui sont négligées dans le modèle IBC.

PACS
3450E - Rotational and vibrational energy transfer atoms and molecules.
6125 - Studies of specific liquid structures.
8220R - Energy distribution and transfer, relaxation in chemical reactions.

Key words
chemical reactions -- iodine -- liquid structure -- liquid theory -- molecular rotational vibrational energy transfer -- xenon -- generalised Langevin calculations -- isolated binary collision calculations -- equilibrium Xe -- energy dissipation -- simple chemical reactions -- vibrational relaxation -- model solvent -- molecular dynamics -- collision rate -- controlled collisions -- many body interactions -- I sub 2 -- low density liquid Xe -- I sub 2 Xe