Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cond-mat > arXiv:2507.09812

帮助 | 高级搜索

凝聚态物理 > 软凝聚态物理

arXiv:2507.09812 (cond-mat)
[提交于 2025年7月13日 ]

标题: 从球体到圆锥体:三价金属离子纳米团簇中圆锥区域的结构不稳定性和酸性

标题: From Spheres to Cones: Structural Instabilities and Acidity at Conical Regions in Trivalent Metal Ion Nano-clusters

Authors:Jihong Shi, Han Nguyen, Mateo Pescador Arboleda, Styliani Consta
摘要: 亚纳米级的水簇含有单个三价金属阳离子,可能会表现出电荷引起的结构不稳定。 在这里,我们提供了计算证据,表明含有单个\ce{Fe^{3+}}、\ce{Lu^{3+}}或\ce{La^{3+}}离子的簇由于这种不稳定性而经历连续的几何变化。 这些簇在势能景观上动态演化,采用三角形、伸长的两点、单点以及更球形的构型,通常带有明显的锥形表面凸起。 这种不稳定性表现与在包含大离子的介观和微观液滴中观察到的不同,在这些液滴中形成稳定的“星状”结构,其特征是特定数量的锥形凸起,该数量随液滴大小而变化。 在本研究中,我们发现围绕金属离子的\ce{H2O}分子的取向不仅受三价离子电场的影响,还受局部锥形凸起的影响。 为了进一步研究锥形凸起中的局部酸性,我们采用了一个代理模型系统,该系统由一个含有三个\ce{H3O+}离子的水纳米簇组成,并使用从头算分子动力学进行模拟。 在簇的锥形区域中,质子在多个水分子之间扩散,这与在簇致密体中观察到的更局部的质子离域现象形成对比。 这些发现表明,局部几何结构可以显著调节高度带电纳米簇中的酸性,这对于理解电喷雾电离质谱等技术中的电荷转移和电离机制具有潜在意义,并可补充来自红外光谱数据的解释。
摘要: Sub-nanometer aqueous clusters containing a single trivalent metal cation can exhibit charge-induced structural instabilities. Here, we present computational evidence that clusters containing a single \ce{Fe^{3+}}, \ce{Lu^{3+}}, or \ce{La^{3+}} ion undergo continuous geometric transformations as a consequence of this instability. These clusters dynamically evolve across their potential energy landscape, adopting triangular, elongated two-point, single-point, and more spherical configurations often with distinct conical surface protrusions. The manifestation of this instability differs from that observed in mesoscopic and microscopic droplets containing macroions, where stable ``star-like'' structures form, characterized by a specific number of conical protrusions that varies with the droplet size. In the present study, we find that the orientation of the \ce{H2O} molecules surrounding the metal ion is influenced not only by the electric field of the trivalent ion but also by the local conical protrusions. To further investigate the local acidity in the conical protrusions, we employ a proxy model system consisting of an aqueous nano-cluster containing three \ce{H3O+} ions, simulated using ab initio molecular dynamics. Within the conical regions of the cluster, protons exhibit diffusion across several water molecules, in contrast to the more localized proton delocalization observed in the compact body of the cluster. These findings suggest that local geometry can significantly modulate acidity in highly charged nano-clusters, with potential implications for understanding charge-transfer and ionization mechanisms in techniques such as electrospray ionization mass spectrometry and complement interpretations from infrared spectroscopic data.
主题: 软凝聚态物理 (cond-mat.soft)
引用方式: arXiv:2507.09812 [cond-mat.soft]
  (或者 arXiv:2507.09812v1 [cond-mat.soft] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.09812
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

提交历史

来自: Styliani Consta [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2025 年 7 月 13 日 22:02:41 UTC (5,418 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
cond-mat.soft
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cond-mat

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号