高压下水镁石类矿物中量子驱动的质子扩散
材料科学
2020-03-20 v1
摘要
我们在微观层面研究了高压下水镁石中质子扩散的基本步骤，这源于两个过程之间复杂的相互作用：绕 轴的 O-H 重定向运动与 O-H 共价键解离。第一性原理路径积分分子动力学模拟揭示，压力增大会倾向于锁定前者运动，而相反地，它会激活后者，后者主要由核量子效应触发。这两种竞争效应因而在矿物内部产生一个质子扩散的压力甜区。在水镁石 \ce{Mg(OH)2} 中，质子扩散在接近 70GPa 的压力下达到最大，而结构相似的氢氧钙石 \ce{Ca(OH)2} 在我们所探索的压力范围和时间尺度内从未表现出质子扩散。我们分析了水镁石与氢氧钙石的不同行为，这可能构成具有相同结构的其他两种矿物的原型。
引用
@article{arxiv.2003.08739,
title = {Quantum driven proton diffusion in brucite-like minerals under high pressure},
author = {Sofiane Schaack and Philippe Depondt and Simon Huppert and Fabio Finocchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.08739},
year = {2020}
}