从界面氢键动力学的两个极端重新审视空气-水界面厚度

空气-水界面因其独特的性质（如二维氢键网络以及与体相水完全不同的氢键动力学）在科学的诸多方面发挥着关键作用。然而，精确确定界面水与体相水的边界，即空气-水界面的厚度，仍然对实验工作者构成挑战。人们已开发多种基于模拟的方法来估算该厚度，结果收敛于约 3–10 Å（埃）的范围。在本研究中，我们引入一种基于密度泛函理论分子动力学和深度势分子动力学模拟的新方法，从不同于既往研究的视角来测量空气-水界面厚度。为捕捉空气-水界面中真实的氢键动力学，我们获得界面氢键动力学的两种极端情形：一种低估了界面氢键动力学，另一种则高估了它。令人惊讶的是，我们的结果表明，随着空气-水界面厚度增大至 4 Å（埃），两种情形下的界面氢键动力学均发生收敛。这一指示真实界面厚度的收敛点，也通过我们对空气-水界面处 OH 伸缩各向异性衰减与自由 OH 动力学的计算得到了验证。