高压下过冷水的体积分析

受高压下过冷水密度实验发现[O. Mishima, J. Chem. Phys. 133, 144503 (2010)]的启发，我们在等温等压系综中进行了块体水的原子级分子动力学模拟研究。对压力范围从0到1.0 GPa的水样进行了不同等压线下的冷却和加热循环以及不同温度下的等温压缩。冷却模拟在40 K至380 K的温度范围内以两种不同冷却速率（10 K/ns和10 K/5 ns）进行。对于加热模拟，我们应用相同等压范围使用了最慢加热速率（10 K/5 ns）。我们对块体水样体积随温度在不同压力下的变化分析（来自等压冷却/加热和等温压缩循环）表明，在高压下存在向下凹的曲率，这与乳化水的实验一致。特别地，在180 K至220 K温度之间观察到强烈的向下凹曲率。在玻璃转变温度（在1 GPa下约为180 K）以下，体积变为向上凹曲率。即使在系统额外运行一微秒后，在180 K以下也未观察到过冷液态的结晶。