解构界面催化的起源：为何电场与溶剂不可分割
化学物理
2025-10-27 v2 其他凝聚态物理
摘要
过去十年间，实验发现若干化学反应从bulk水条件迁移至微droplet环境后会发生巨大增益，其微观机制至今尚存争议。一个关键驱动力是空气-水界面特性，包括大电场和界面溶剂的独特性质。本文结合经典分子动力学模拟、化学物理溶剂理论以及无监督学习方法，对这些假设进行严格检验。以酚为模型体系，证明水面电场并不异常或独特，与bulk水条件相似。此外，电场波动在约10 ps的尺度上去相关，表明其在激活远慢于此的化学反应中可能发挥的作用尚不明确。我们采用一种新近发展的无监督学习方法，称为信息平衡（information balance），以一种不偏向性的方式检测电场与溶剂集体变量之间的关系。结果显示，酚分子上羟基的电场主要由酚的水合决定，包括相邻水分子的距离和取向。我们警告，日益增长的关注电场在空气-水界面上增强化学活性的作用，可能并不反映其实际重要性。
引用
@article{arxiv.2506.23988,
title = {Deconstructing the Origins of Interfacial Catalysis: Why Electric Fields are Inseparable from Solvation},
author = {Solana Di Pino and Debarshi Banerjee and Marta Monti and Gonzalo Diaz Miron and Giuseppe Cassone and Ali Hassanali},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.23988},
year = {2025}
}