利用自由能计算与分子动力学模拟理解合成杂质对草甘膦溶解度与晶体生长的影响
化学物理
2026-03-03 v3 材料科学
摘要
草甘膦是全球使用最广泛的除草剂，其结晶过程通过复杂的分子间相互作用进行，这些相互作用受到合成来源杂质的强烈影响。在分子尺度上理解这一过程对优化生产、确保产品质量和评估环境影响至关重要。本研究采用直接共存分子动力学模拟和自由能计算，阐明了一种常见合成副产物——甘氨酸——如何调节草甘膦在水溶液中的溶解度和晶体生长。我们的模拟识别出甘氨酸阻碍结晶的两种主要机制。第一，直接共存模拟表明甘氨酸优先吸附在晶体表面，阻碍草甘膦附着并减缓生长。第二，自由能计算表明甘氨酸增强了草甘膦的溶解度，降低了其进入晶体相的过饱和度驱动力。实验测量结果印证了我们的预测，确认了含甘氨酸体系中溶解度的增强和结晶动力学的降低。这些发现表明，通常被认为惰性的甘氨酸通过促进草甘膦溶解主动干扰其结晶。更广泛地，这种集成的计算-实验方法展示了分子模拟在分离杂质效应、界面现象和结晶溶液热力学方面的强大能力，为优化工业规程和预测农化产品在相关环境条件下的行为提供了分子层面的见解。
引用
@article{arxiv.2510.09413,
title = {Understanding How Synthetic Impurities Affect Glyphosate Solubility and Crystal Growth Using Free Energy Calculations and Molecular Dynamics Simulations},
author = {Alejandro Castro and Ignacio Sanchez-Burgos and Nuria H. Espejo and Adiran Garaizar and Giovanni Maria Maggioni and Jorge R. Espinosa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.09413},
year = {2026}
}