极高压下 TIP4P/2005 水的结构与动力学反常性质

水表现出众多的热力学、动力学和结构反常现象。近期实验 [Eichler et al. Phys. Rev. Lett. 134, 134101 (2025)] 基于高达 1.6 GPa 的液态水剪切与体积黏度的测量，报道了在室温下结构弛豫时间 $\tau_\alpha$ 随压力变化存在极小值。本文利用与实验相当极高压条件下的 TIP4P/2005 水模型进行了分子动力学模拟，以研究该现象及相关性质。具体而言，我们计算了温度低至 220 K、压力高达 2.7 GPa 条件下的动力学性质（自扩散、剪切与体积黏度以及结构弛豫时间）和结构性质（氧-氧径向分布函数与结构因子、平移序参数）。我们发现结果与实验观测吻合良好，并证实了 $\tau_\alpha$ 极小值的存在。从模拟中获得的微观信息表明，该反常现象与加压引起的氢键网络的突然重组有关。