从过冷到常温条件下水中局部结构的识别

水的热力学研究长期以来与两类不同局部结构的识别密切相关，这两类结构的竞争可以解释水的诸多热力学异常以及假设的液-液临界点的起源。尽管已取得了许多成功与见解，但多年来提出的结构指标均无法在广泛的条件范围内明确识别这两类结构。我们证明，一种最近引入的指标 $\Psi$（利用氢键网络连通性信息）能够在广泛的热力学条件（188 至 300 K，0 至 13 kbar）下可靠地识别这两种不同的局部环境，并且在接近液-液临界点时，密度涨落的空间关联与 $\Psi$ 指标的空间关联相同。我们的结果有力地支持了水的热力学性质源于两种不同且可识别的局部环境之间竞争的观点。