盐参数化可剧烈影响 MoS$_2$ 纳米孔水脱盐的经典原子模拟结果

水资源短缺是我们世界的一个现实，该领域顶尖科学家预测的情景表明其在未来几十年将恶化。然而，基于低成本海水淡化的新技术可防止最坏情景，为人类提供淡水。为此，近年来提出了基于纳米多孔材料的膜。其中一种被建议的材料是 MoS$_2$，而经典分子动力学（MD）模拟是探索这些纳米材料最有力的工具之一。然而，MD 模拟中采用的不同力场是基于不同的实验量进行参数化的。在本文中，我们比较了两种基于水-盐混合物不同性质构建的盐模型。一个模型拟合水合自由能与晶格性质，第二个模型拟合晶体密度以及水与盐混合物的密度和介电常数。为比较这些模型，我们使用了针对两种纳米孔尺寸下咸水流动的 MD 模拟——一种孔足够大以容纳水合离子，另一种较小以至于离子必须脱水才能进入，以及来自 TIP4P 家族的两种刚性水模型——TIP4P/2005 和 TIP4P/$\epsilon$。我们的结果表明，膜的水渗透性与盐截留率受盐模型的影响甚于水模型，尤其是对窄孔而言。事实上，观察到了完全不同的机制，它们与离子模型参数化中所采用的特征有关。结果显示，不仅水模型可影响结果，离子模型也起着关键作用。