从准确量子化学到离子对在溶液中的收敛热力学
化学物理
2026-03-10 v1 材料科学
计算物理
摘要
定量预测溶液中热力学性质对于将原子级模拟转化为可靠化学洞察至关重要。作为一个典型系统，CaCO在水中的行为广泛受到研究，以理解其在海水中的矿化过程，并具有潜在的碳捕获策略 implications。然而，要实现准确的计算预测一直是长期的挑战，需要高度准确的电子结构方法和广泛的统计抽样。本文结合机器学习和电子结构理论的进展，完全解析CaCO的离子对自由能，并包含显式溶剂。我们表明，要实现与实验的定量一致性，需超越标准密度泛函理论，达到“金标准”的耦合簇理论（包括单、双和偶发三重激发）[CCSD(T)]。我们生成了一组可系统改进的模型，使我们能够可靠地了解Ca和CO离子在核生成前的初始结合机制，同时完全量化 enthalpic 和 entropic 效应。我们的结果表明，CCSD(T)级别的复杂水溶液系统的热力学预测现在已经可以常规实现。
引用
@article{arxiv.2603.06800,
title = {From Accurate Quantum Chemistry to Converged Thermodynamics for Ion Pairing in Solution},
author = {Niamh O'Neill and Benjamin X. Shi and William C. Witt and Blake I. Armstrong and William J. Baldwin and Paolo Raiteri and Christoph Schran and Angelos Michaelides and Julian D. Gale},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.06800},
year = {2026}
}