石墨上 (H$_{2}$O)$_{n}$ 团簇的全局势能面极小值

利用盆地跳跃全局优化方法，找到了石墨(0001)表面上 $n\leq21$ 的 (H$_{2}$O)$_{n}$ 团簇全局势能面极小值的可能候选。势能面采用水分子的TIP4P分子间势（TIP3P也作为次优选择进行了探索）、Lennard-Jones水-石墨势以及水-石墨极化势来构建，其中水-石墨极化势由经典静电镜像方法构建，并考虑了石墨的垂直和平行电极化。该势能面产生了相当疏水的水-石墨相互作用。因此，最低能量石墨-(H$_{2}$O)$_{n}$ 极小值的水组分与相应TIP4P (H$_{2}$O)$_{n}$ 团簇的低能极小值密切相关。在大约一半的情况下，石墨-(H$_{2}$O)$_{n}$ 全局极小值中水分子的几何子结构与相应自由水团簇的几何子结构一致。当与石墨的相互作用引起几何变化时，则会出现例外。我们将结果与现有的理论和实验数据进行了比较。