作为列维转子的水

推导了描述定长原子-原子矢量作为列维（Lévy）转子角演化的概率密度函数，其仅含两个动力学参数：列维参数 $\alpha$ 与转动时间常数 $\tau$。列维参数 $\alpha\!<\!2$ 表明反常（非布朗）运动。对298 K下水的分子动力学模拟验证了该概率密度函数对水分子内 $^1$H--$^1$H 动力学的适用性。发现水的转动动力学在亚皮秒时间间隔内近似为布朗运动，但在更长时间因氢键断裂与重组而愈发反常。转动时间常数处于 $8 \! < \! \tau \! < \! 11$\,ps 范围。该列维转子模型用于估算由偶极 $^1$H--$^1$H 相互作用引起的纵向核磁共振弛豫率 $R_{1,{\rm intra}}$ 的分子内贡献。发现 $R_{1,{\rm intra}}$ 在室温下对水总弛豫率的贡献为 $65\,\pm 7$\%。