Determination of H-Atom Positions in Organic Crystal Structures by NEXAFS Combined with Density Functional Theory: a Study of Two-Component Systems Containing Isonicotinamide.
Determination of H-Atom Positions in Organic Crystal Structures by NEXAFS Combined with Density Functional Theory: a Study of Two-Component Systems Containing Isonicotinamide.
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DOI：
10.1021/acs.jpca.2c00439
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发表时间：
2022-05-19
影响因子：
2.9
通讯作者：
Schroeder, Sven L. M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Edwards, Paul T.;Saunders, Lucy K.;Grinter, David C.;Ferrer, Pilar;Held, Georg;Shotton, Elizabeth J.;Schroeder, Sven L. M.
能够确定氢键相互作用中氢原子的精确位置对于充分了解其对有机晶体结构和性质的影响非常重要。通过结合近边 X 射线吸收精细结构 (NEXAFS) 光谱和密度泛函理论 (DFT) 量子化学计算，我们证明了核心级 X 射线光谱对供体-质子-受体系统中精确的 H 原子位置的敏感性。利用这种敏感性，我们将 DFT 的预测能力与实验性 NEXAFS 结合起来，比使用其他 H 原子敏感技术（例如中子衍射）更容易确认使用单晶 X 射线衍射 (XRD) 技术识别的 H 原子位置。这一原理证明实验证实了从 XRD 获得的结构中的 H 原子位置，为 NEXAFS 作为一种更准确、更简单的有机晶体内 H 原子定位方法的潜在用途提供了证据。
It is important to be able to identify the precise position of H-atoms in hydrogen bonding interactions to fully understand the effects on the structure and properties of organic crystals. Using a combination of near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy and density functional theory (DFT) quantum chemistry calculations, we demonstrate the sensitivity of core-level X-ray spectroscopy to the precise H-atom position within a donor-proton-acceptor system. Exploiting this sensitivity, we then combine the predictive power of DFT with the experimental NEXAFS, confirming the H-atom position identified using single-crystal X-ray diffraction (XRD) techniques more easily than using other H-atom sensitive techniques, such as neutron diffraction. This proof of principle experiment confirms the H-atom positions in structures obtained from XRD, providing evidence for the potential use of NEXAFS as a more accurate and easier method of locating H-atoms within organic crystals.
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