水分子排列、偶极相互作用及水线质子运输中的多质子占据
软凝聚态物质
2009-11-10 v1 统计力学
摘要
本文构建并分析了用于水线质子运输的离散多状态动力学模型，采用蒙特卡罗模拟方法。该模型允许每个水分子处于三种状态之一：氧的孤立电子对指向左侧、指向右侧，或被质子化（HO）。定义了这些状态之间的具体转换规则，随着质子在连续的水分子氧原子上跳跃。我们随后扩展了模型，包括水槽与水分子之间的相互作用，这些相互作用优先使水分子偶极矩对齐，最近邻偶极耦合相互作用，以及库仑排斥。进行了大量蒙特卡罗模拟，讨论了观察到的定性物理行为。我们发现能够使模型表现出超线性和亚线性电压-电流关系的参数，并说明了为何排列场——无论是来自孔道内部的相互作用还是由膜电位产生的——总是会降低质子电流。模拟还揭示了一种“润滑”机制，当通道被质子多重占据时抑制水分子偶极相互作用。这一效应可以解释当前电压-电流关系中亚线性向超线性转变的观察。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0310679,
title = {Water alignment, dipolar interactions, and multiple proton occupancy during water-wire proton transport},
author = {Tom Chou},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0310679},
year = {2009}
}