从 sum frequency generation 实验和神经网络基于分子动力学模拟了解水/磁铁矿界面结构
材料科学
2024-10-17 v1 化学物理
摘要
磁铁矿作为一种天然丰富的矿物，在自然环境和各种技术应用中经常与水发生相互作用，因此其表面化学研究高度相关。本文采用神经网络势函数基于分子动力学模拟和sum frequency generation 振动光谱相结合，探讨了磁铁矿-水界面上氢键动力学以及水解解形成的羟基离子的存在情况。我们的模拟涉及大型水系统，允许我们识别出界面上不同界面物种，如由水解解形成的离解氢离子和羟基离子。值得注意的是，靠近界面处的水分子倾向于指向表面的偶极定向，bulk 行为的水分子仅在距离表面超过 60 {\AA} 时才重新出现。振动光谱结果与模拟结果良好一致，确认了表面吸附层中存在氢键网络。分析发现，表面吸附的羟基基团将其氢原子定向指向水 bulk；而与氢键结合的水分子则将其氢原子指向磁铁矿表面。
引用
@article{arxiv.2410.12717,
title = {Structure of the water/magnetite interface from sum frequency generation experiments and neural network based molecular dynamics simulations},
author = {Salvatore Romano and Harsharan Kaur and Moritz Zelenka and Pablo Montero De Hijes and Moritz Eder and Gareth S. Parkinson and Ellen H. G. Backus and Christoph Dellago},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.12717},
year = {2024}
}