氢键液体中团簇寿命分布的普适特征

已知氢键液体（典型如水与醇）会形成不稳定结构（网络、链等），因此此类结构的寿命是一个重要的微观参数，可在计算机模拟中计算。由于这些团簇实体大多具有统计性质，人们会预期在短时间 regime 下，其寿命分布是时间的宽高斯类函数，具有代表其平均寿命的单一极大值，且弱依赖于成键距离与角度等判据，与非氢键简单液体十分相似；而长时间部分已知具有某种幂律依赖。出乎意料地，本文研究的所有氢键液体（即水与醇）在亚皮秒范围 0–0.5 ps 内呈现出高度层级化的三类特定寿命。主导寿命强烈依赖于成键距离判据，并与氢键对有关。该模式在非氢键简单液体中不存在。次级与三级平均寿命与团簇相关，且几乎不依赖于成键判据。在这两种寿命中，仅第一种可与简单液体的寿命相关联，这就提出了第三寿命本质的问题。对醇的研究揭示，这第 3 种寿命与氢键团簇的拓扑有关，且其分布也可能受包围的烷基尾“浴”影响。本研究揭示氢键液体具有跨极不同类型、依赖于团簇结构拓扑且具时间尺度规律性的普适氢键寿命层级。