范德瓦尔斯相互作用如何决定水的独特性质
计算物理
2016-07-07 v2 其他凝聚态物理
统计力学
化学物理
摘要
虽然水分子间的相互作用由强方向性的氢键（HBs）主导，但最近有观点提出，相对较弱、各向同性的范德瓦尔斯（vdW）力对于理解液态水和冰的性质至关重要。这一见解源自从头算计算机模拟，此类模拟能在原子层面提供对水的无偏描述，并给出关于潜在分子力的信息。然而，此类模拟的高计算成本阻碍了对 vdW 力影响水热力学异常的系统性研究。在此，我们开发了高效的从头算质量神经网络势，并利用它们证明 vdW 相互作用对于水的密度最大值及其负熔化体积的形成至关重要。这两种现象都可以通过氢键网络的灵活性来解释，而这种灵活性是弱 vdW 力之间微妙平衡的结果，例如导致第二溶剂化层在冷却时显著膨胀，从而引发密度最大值。
引用
@article{arxiv.1606.07775,
title = {How van der Waals interactions determine the unique properties of water},
author = {Tobias Morawietz and Andreas Singraber and Christoph Dellago and Jörg Behler},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.07775},
year = {2016}
}
备注
20 pages, 15 figures, accepted by Proc. Natl. Acad. Sci. USA