基于第一性原理分子动力学的低能碳粒子水辐射分解

通过第一性原理分子动力学，研究了低能碳粒子对水的辐射分解。动能介于 175 eV 至 2.8 keV 之间的碳粒子被射穿液态水。除了平动、转动和振动激发外，它们还引起水的解离。最丰富的产物是 H 和 OH 碎片。我们发现，辐射分解产物的最大空间产率不仅出现在低速下，而且远低于能量沉积的最大值，在所研究的最低速度（1 Bohr/fs）下达到每 5 Ang 产生一个 H。在低速下解离碰撞更为显著，而解离水所需的能量是恒定的，且远小于粒子的能量。转移给碎片的大部分能量（特别是对于高速粒子）以动能形式存在，这些碎片本身成为次级粒子。高速粒子产生明确的二元碰撞，这应该适用于二元近似。低速情况则不然，在低速下观察到了多次碰撞事件。H 次级粒子在高速下倾向于作为自由基运动，在较慢时则作为阳离子运动。我们观察到了新物质的生成，如过氧化氢和甲酸。前者发生在碰撞过程中产生的 O 自由基攻击水分子上的 O 位点时。后者发生在 C 粒子完全停止并与两个水分子发生反应时。