物理学 > 化学物理
[提交于 2025年8月5日
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标题: 冰-水界面处的冰活性溶液的分子动力学
标题: Molecular dynamics of ice-active solutions at ice-water interfaces
摘要: 与水强烈相互作用的小分子是本次分子动力学(MD)研究的主题。 这些溶质包括一种冷冻保护剂(DMSO),一种多元醇 [CH$_2$(OH)$_2$],羧酸共轭物(HCOOH 和 HCOONa),一种铵盐(NH$_4$Cl),以及两种烷基卤化物盐(NaCl 和 NaF)。 对过冷液体和与冰接触的溶液进行了MD模拟。 比较了体相和作为溶质分子距离函数的溶质和水的氢键、取向和平动有序性,以及氢键跳跃动力学。 使用反向非平衡分子动力学(RNEMD)模拟来确定界面宽度、与冰的摩擦系数($\kappa$)和溶液相粘度($\eta$)。 发现离子溶质会降低冰界面附近的取向和平动有序性。 然而,在体相液体中,我们发现取向有序性和水氢键统计之间存在相关性——水中的供体-受体不平衡对体相液体的有序性影响最大。 尽管离子溶液对水结构有类似的影响,但对动力学的影响最直接地取决于供体-受体不平衡。 发现作为氢键受体的溶质相对于氢键供体会减慢氢键寿命。 我们还观察到液相氢键跳跃时间和剪切粘度之间有直接相关性。 最后,在所有研究的溶质中,只有DMSO和甲酸钠在冰-水界面上表现出增加的摩擦力。
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