液态水中的核量子效应对结构可忽略但对动力学显著
化学物理
2024-12-03 v1
摘要
同位素取代，既可以在实验中实现，也可以在计算机模拟中实现，是评估核量子效应对物质结构和动力学影响的直接方法。然而，通过比较普通水和重水的实验所探测到的核量子效应对液态水结构的影响一直存在争议。为了解决这个问题，我们采用高度精确的机器学习高维神经网络势，在环境条件下对液态HO与DO进行收敛的耦合簇质量路径积分模拟。我们发现H/D量子效应对水的旋转和平移动力学有显著影响，与实验基准结果密切一致。然而，与对动力学的作用形成鲜明对比的是，H/D量子效应对水的分子内结构和氢键结构的影响出乎意料地小，约为1/1000 Å。水的最可能结构几乎不受核量子效应的影响，但对平均值的涨落效应是显著的，使得HO比DO更具“液态”特性。
引用
@article{arxiv.2410.17675,
title = {Nuclear Quantum Effects in Liquid Water Are Negligible for Structure but Significant for Dynamics},
author = {Nore Stolte and János Daru and Harald Forbert and Jörg Behler and Dominik Marx},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.17675},
year = {2024}
}