星际过氧化氢的扩散与非扩散路径：基于机器学习的分子动力学研究

背景。宇宙尘埃颗粒上的自由基化学反应在形成各种化学物种中起着至关重要的作用。在不同的自由基中，羟基（OH）是最重要的自由基之一，具有相当特殊的化学性质。目标。本工作的目标是模拟羟基自由基的复合动力学及随后过氧化氢（H$_{2}$O$_{2}$）的形成。方法。我们采用了基于 ONIOM(QM/QM) 数据训练的神经网络势，结合多参考（CASPT2）和密度泛函理论（DFT）计算。该方法使我们能够以高计算效率和准确性模拟冰表面上羟基自由基的复合。结果。我们的模拟表明，自由基的初始位置在决定复合概率方面起着决定性作用。我们发现，自由基之间氢键的形成与过氧化氢的形成相竞争，降低了复合效率，这与预期相反。这种竞争降低了初始距离约为 3 \AA{} 时形成的自由基的复合概率。复合概率还取决于所添加自由基的动能，热自由基的值约为 0.33，而超热 OH 自由基的值在 0.33 到 1.00 之间。结论。基于我们的计算，我们为将 OH 自由基复合引入动力学天体化学模型提供了建议，并区分了热自由基和超热自由基。这两种情况下的复合行为差异显著：热自由基有时会被困在氢键势阱中，而超热自由基的情况则随附加能量而变化。我们最重要的结论是，在多种情况下，OH 自由基复合概率不能假定为 1.0。