冰的相图：基于柔性水模型的准谐研究
化学物理
2013-10-04 v1 材料科学
摘要
本文通过准谐近似研究了冰的相图。利用柔性 q-TIP4P/F 水模型计算了所有实验已知冰相的自由能。唯一的例外是高压冰 X，其中对称 O-H-O 键的存在阻止了使用该经验原子间势进行建模。我们方法的简洁性使得能够研究 T-P 平面上此前基于热力学积分的自由能方法模拟所遗漏的状态点。研究了平均化几种冰相中出现的质子无序对相图的影响。发现这对于冰 III 尤其相关，至少在相共存模拟中通常使用的晶胞尺寸下是如此。本文提出了关于所用水模型描述冰相共存能力的新见解。我们发现 H 有序冰 IX 和 XIV 以及 H 无序冰 XII 对该水模型而言特别稳定。这一事实与实验数据不符。冰 IX 出乎意料的大稳定性是与水模型的 TIP4P 特性相关的性质。只有在忽略这三种稳定的冰相后，计算出的相图才在对应于冰 Ih、II、III、V 和 VI 的 T-P 区域内与实验相图在定性上合理一致。量子极限和经典极限下的相图计算表明，最重要的量子效应是由于冰 II 具有比冰 Ih、III 和 V 更低的零点能而使其稳定。
引用
@article{arxiv.1310.1006,
title = {The phase diagram of ice: a quasi-harmonic study based on a flexible water model},
author = {R. Ramirez and N. Neuerburg and C. P. Herrero},
journal= {arXiv preprint arXiv:1310.1006},
year = {2013}
}
备注
13 pages, 8 figures, 5 tables