二氧化硅表面及液-汽界面上的乙腈：结构关联与集体动力学
材料科学
2010-09-17 v1
摘要
通过分子动力学模拟研究了乙腈在其液-汽(LV)界面和乙腈-二氧化硅(LS)界面处的溶剂结构和动力学。我们建立了界面系统，并仔细处理长程静电相互作用，以在同一系统中获得稳定的LV和LS界面。报告了两个界面的单分子(单态)和关联密度取向分布以及单态和集体重新取向动力学。在LS界面处，乙腈形成层状结构。最靠近的子层主要由与二氧化硅表面氢位点键合的氮原子主导。当靠近二氧化硅表面时，单分子重新取向受到强烈阻碍，但在LV界面处，其弛豫速度比体相快得多。LV界面处乙腈分子之间的反平行关联甚至比体液相中更强。这种强的反平行关联在LS界面处消失。第一层乙腈的集体重新取向弛豫比单分子重新取向弛豫快得多，但仍比体相慢。这些结果结合近期各种实验进行了解释。我们发现，基于分子内不同原子或位点位置分布来定义界面性质会导致明显不同的取向分布，尤其是在LV界面处。我们提供了一个通用公式，表明当分子大小与界面宽度相当时会出现这种歧义，并且当界面上、下边界密度差异很大时尤其显著。最后，我们分析了静电相互作用的影响，以表明在界面系统模拟中正确处理长程静电相互作用的必要性。
引用
@article{arxiv.1009.3092,
title = {Acetonitrile on silica surfaces and at its liquid-vapor interface: structural correlations and collective dynamics},
author = {Zhonghan Hu and John D. Weeks},
journal= {arXiv preprint arXiv:1009.3092},
year = {2010}
}