水相环境对 AgI 极性表面的稳定化及其对冰成核的启示
材料科学
2020-07-01 v1 统计力学
摘要
碘化银是已知最有效的无机冰成核粒子之一，这一特性通常归因于其基底 Ag-(0001) 和 I-(000-1) 表面与冰之间极佳的晶格匹配。然而，这种晶体终端是 III 型极性表面，因此除非存在极性补偿机制，否则其表面能将随晶体尺寸发散。在本模拟研究中，我们考察了周围水相环境在多大程度上能够提供这种极性补偿。我们发现，纯水本身无法以物理上合理的方式稳定 AgI 晶体，而可移动电荷载流子（如溶解离子）是必不可少的。换言之，邻近的溶解离子必须被视为异相冰成核机制不可或缺的一部分。我们进行的模拟利用了模拟方法学的最新进展，即施加适当的电场和电位移场。本研究的一个有用副产品是，这使得能够直接与常用的 Yeh-Berkowitz 方法进行比较。我们发现，简单套用后者会导致物理上不合理的结果，并极大影响接触层中水的结构。因此，我们期望这些结果对研究水相环境中极性/带电表面的研究人员具有普遍重要性。
引用
@article{arxiv.2006.12026,
title = {Stabilization of AgI's polar surfaces by the aqueous environment, and its implications for ice formation},
author = {Thomas Sayer and Stephen J. Cox},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.12026},
year = {2020}
}
备注
11 pages, 7 figures. Supporting Information: http://www.rsc.org/suppdata/c9/cp/c9cp02193k/c9cp02193k1.pdf