Hydrogen bond symmetrization in high-pressure ice clathrates
本研究结合拉曼光谱与第一性原理量子模拟，揭示高压 C2、C3 氢水合物中氢键在低于纯冰压力下经连续交叉实现对称化。
2025-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Bond Symmetrization in Glycinium Oxalate under Pressure
我们在这里报告的氢键对称化的证据，在最简单的氨基酸-羧酸复合物，草酸甘氨酸，在8 GPa的中等压力下，使用原位红外和拉曼光谱研究结合第一性原理模拟。半草酸盐单元通过动态质子运动的质子化导致无限草酸盐链。在12 GPa以上的压力下，甘氨酸单元随着压力系统地重新取向以形成由这些链保持在一起的氢键超分子组装体。
2015-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Absence of proton tunneling during the hydrogen bond symmetrization in $δ$-AlOOH
$δ$具有重要的晶体化学意义，这是由于在10 GPa附近从$P2_1nm$到$Pnnm$结构的微妙结构转变、氢无序的性质和起源、O-H $\cdots$ O氢键的对称化以及它们的相互作用。我们进行了一系列基于密度泛函理论的模拟结合高压核磁共振实验$δ$ -AlOOH高达40 GPa的目标，以更好地表征氢势，因此氢无序的性质。模拟预测的相变与我们的核磁共振实验在$10-11$ GPa和氢键对称在$14.7$ GPa。计算的氢势没有显示出任何双阱特征，在我们的核磁共振数据中也没有质子隧穿的证据。
2021-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Methane Hydrate under High Pressure: Searching for Centering of Hydrogen Bonds
采用第一性原理电子结构计算方法研究了甲烷水合物高压相（MH-III）的结构、电子和光谱性质。对原子位置的详细分析表明，氢键水分子的{\it电离}发生在40 GPa附近，氢键的{\it中心化}或对称化发生在70 GPa附近。这些压力比电离低得多，约为55 GPa，纯冰中的压力约为100 GPa。可以观察到的过渡与低温红外/拉曼光谱的OH伸缩模式或中子衍射。
2003-06-28 cond-mat.mtrl-sci
On hydrogen bond correlations at high pressures
原位高压中子衍射测量的物质中氢键中的OH和H-O对的长度与由不同化合物的0.1MPa数据建立的它们之间的相关性一致。特别是，Nelmes等人的结论，即他们在冰VIII上的高压数据与之不同，这是不支持的。对于化合物中的OH伸缩频率红移的压力下，它表明，无论结构数据是可用的，他们遵循的伸缩频率与H-O（或O-O）距离的相关性。对于随压力显示蓝移的化合物，似乎存在与不适当的氢键类似的情况。
2006-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Control of Intermolecular Bonds by Deposition Rates at Room Temperature: Hydrogen Bonds versus Metal Coordination in Trinitrile Monolayers
用扫描隧道显微镜和低能电子衍射研究了1，3，5-三（4 '-联苯-4”-腈）苯在铜和银（111）表面的自组装膜。在两个表面上同样观察到密集的氢键多晶型物。此外，在Cu（111）上的沉积产生了与氢键结构共存的有序的金属配位多孔多晶型物。所需的配位中心由Cu（111）表面的吸附原子气体提供。而在Ag（111）上，没有观察到有序的金属配位网络。铜和银上的吸附原子的反应性和相应的配位键的键强度之间的差异负责此基板的依赖性。通过利用超低沉积速率，我们证明了在Cu（111）上，吸附原子动力学在分子间键的表达和结构选择中起着决定性的作用。
2013-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and stability of hydrogen defects in diamond and boron doped diamond: A density functional theory study
采用密度泛函理论计算方法研究了金刚石基体中孤立氢和氢对。本文研究了纯金刚石和掺硼金刚石中孤立和成对氢缺陷在不同可能晶格位置上的电子结构和稳定性。计算表明，孤立的氢缺陷在纯金刚石的键心位置和硼掺杂金刚石的键心褶皱位置是稳定的。在氢对的情况下，H2缺陷（一个氢在键中心，第二个在反键位置）对于纯金刚石是稳定的，而对于硼掺杂金刚石B-H2 BC复合物（一个H原子在B-C键中心的褶皱位置，另一个在B原子的C-C键第一邻居的褶皱位置）是最稳定的。还研究了掺硼金刚石中的多个氢捕获位置。计算结果进行了讨论，并与以前报道的理论结果进行了详细的比较。
2014-04-25 cond-mat.mtrl-sci
On the room temperature ferroelectricity of hydrogen-bonded charge transfer crystals
基于哈伯德模型，对混合堆电荷转移分子晶体的反常铁电性进行了理论研究，并对其参数化进行了第一性原理计算.这种方法首先通过再现TTF-CA的温度诱导跃迁和电子极化来验证，然后将其应用于一系列新的氢键晶体，最近已声称具有室温铁电性。我们的分析表明，氢键系统提出了一个非常低的程度的电荷转移，因此支持一个非常小的极化。对实验数据的重新审视支持了我们的发现，并对这些系统的铁电性产生了怀疑。更一般地说，我们的建模允许合理化的电荷转移晶体中的铁电过渡的一般特征，并建议材料优化的设计原则。
2014-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-bond-mediated structural variation of metal guanidinium formate hybrid perovskites with unit cell volume
混合钙钛矿是具有与无机钙钛矿相同的拓扑结构的配位框架，但具有由不同化学驱动的性质，包括主体-框架氢键。与无机钙钛矿一样，这些材料表现出许多不同的相，包括具有潜在可开发功能的结构。然而，人们对他们在压力下的行为知之甚少。本文用单晶X射线衍射和粉末中子衍射研究了加压下甲酸胍锰和甲酸胍钴的结构。值得注意的是，当压力降低这些材料的体积时，它们转变为与甲酸胍镉同构的相，甲酸胍镉具有更大的体积。使用DFT计算，我们表明，这种违反直觉的行为取决于胍离子的氢键网络，其作为支柱保护金属甲酸盐框架免受压缩。我们的研究结果更普遍地表明，在混合钙钛矿中设计理想的晶体结构将取决于实现合适的主客体氢键几何形状。
2018-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Proton configurations in the hydrogen bonds of KH2PO4 as seen by resonant x-ray diffraction
磷酸二氢钾（KDP）属于氢键铁电体，其顺电到铁电相变由氢键中质子的有序化驱动。我们表明，禁止反射的KDP，当测量在X射线吸收边，质子配置的不对称性是高度敏感的。在相变期间，质子的“冻结”引起的平均对称性的改变被清楚地证明。在顺电相，我们确定在共振光谱的禁反射的贡献有关的瞬态质子配置的氢键，这违反了高平均对称性的共振原子的网站。温度依赖性的分析揭示了不同的质子配置的相对概率的变化。它们遵循阿克里乌斯定律，极性和斯莱特配置的激活能分别为18.6和7.3 meV。
2016-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Water on Silicene: Hydrogen Bond Autocatalysis Induced Physisorption-Chemisorption-Dissociation Transition
一个水分子没有什么特别的。然而，宏观水在界面处显示出许多异常性质，例如高表面张力、疏水性和亲水性。虽然其潜在的机制仍然是难以捉摸的，氢键预计发挥了重要作用。一个有趣的问题是，如果少水分子簇将从一个单一的分子定性不同。以吸附行为为例，通过仔细选择二维硅烯作为基质材料，我们证明了水单体，二聚体和三聚体显示出对比的性质。二聚体和三聚体中的额外水分子诱导硅烯从物理吸附到化学吸附再到解离的转变。这种氢键自催化效应有望在硅基水分子传感器和无金属水分解催化剂中具有广泛的应用潜力。
2016-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Observation of dynamics of hydrogen bonds in TGS crystals by means of measurements of pyroelectric currents induced by changes of temperature
研究了TGS单晶立方体样品对三个相互垂直的立方体侧面的线性和脉冲加热引起的温度变化的热释电响应，表明了信号的复杂结构。我们将它们的形成归因于甘氨酸I、II、III分子之间各种氢键的活化。在脉冲加热的情况下，在顺电相也观察到热释电信号。所采用的测量方法相对简单，但精度较高，可在大多数介电测量实验室实现。
2016-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Nuclear Quantum Effects and Hydrogen Bond Symmetrisation in High Pressure Ice
氢键对称性在氢键系统中引发的压力诱导核量子效应（NQE）是一个长期已知的概念1，但在高压冰的实验证据仍然难以捉摸的传统方法2，3。理论工作预测水冰内质子的量子力学隧穿发生在30 GPa以上的压力和氢键对称化过渡超过60 GPa 4。在这里，我们使用1H-NMR的高压冰高达90 GPa，并证明，NQE管理的冰VII中的氢键质子的行为已经在显着低于以前预期的压力。一个明显的隧道模式被发现存在高达90 GPa的最高压力，以及到冰X的稳定性领域，其中NQE是不预期在一个完全对称的H-键网络。我们发现在20 GPa和75 GPa的NMR位移数据中有两个明显的转变，这归因于氢键（HB）的逐步对称化，分别为高势垒氢键（HBHB）到低势垒氢键（LBHB）和LBHB到对称氢键（SHB）。这些转变可能对高压冰和行星内部模型的物理性质产生重大影响。在这个化学简单的系统中观察到的NQE在很宽的压力范围内可能被证明是有用的，在设计新一代的电子器件利用质子隧穿。
2018-03-19 cond-mat.mtrl-sci
H-Si bonding-induced unusual electronic properties of silicene: a method to identify hydrogen concentration
通过第一性原理计算研究发现，氢化硅烯由于具有强的H-Si键而具有特殊的性质。不同的电荷分布、键长、能带和态密度强烈地依赖于不同的氢构型和浓度。强的H-Si键和弱的sp3杂化的竞争控制了电子性质。椅子配置属于半导体，而顶部的配置显示在费米能级几乎无色散的能带。这两个体系在中能区都表现出与H相关的部分平坦带，而在浓度降低过程中，低位π带会恢复。它们的态密度在中能区有明显的峰值，顶部系统在E=0处有类似δ函数的峰值。这些峰的强度随着浓度的降低而逐渐减弱，为扫描隧道光谱实验中识别H-浓度提供了一种有效的方法。
2015-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity and isotope effects in hydrogen-bonded KDP crystals
基于第一性原理对氢键KDP的能量学的精确描述，我们首次研究了核量子效应和氘代反应所带来的变化。也允许涉及重离子的簇隧穿，氘化的主要影响是耗尽O-H-O桥中心的质子概率密度，这反过来又削弱了其质子介导的共价键。随之而来的晶格膨胀与质子偏心自洽耦合，从而解释了巨同位素效应及其与几何效应的密切联系。
2002-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen bonds and van der Waals forces in ice at ambient and high pressures
第一性原理方法，密度泛函理论（DFT）和量子蒙特卡罗，已被用来研究范德华力（vdW）和氢键（H）之间的平衡在环境和高压冰相。在较高的压力下，从vdW的晶格能的贡献增加，从氢键减少，导致vdW有一个实质性的影响结晶冰相之间的转变压力。一个重要的后果，可能是相关的分子晶体在一般情况下，是从DFT泛函忽略vdW力的过渡压力大大高估。
2011-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Dynamics in Superprotonic CsHSO4
本文采用第一性原理分子动力学模拟对超质子导体CsHSO_4中的质子动力学进行了详细的研究，分离出O--H化学键、O--H键和超质子导体CsHSO_4之间的相互作用。H氢键和SO 4四面体促进质子扩散。我们发现，质子运输的Grotthus机制主要负责化学键的动力学，而氢键网络的重组主要是由快速的角度跳跃与小的重新取向的SO 4四面体。频繁的质子跃迁穿过O-H O络合物是由一个高的跳跃逆转率，我们表明，这是连接到动力学的SO 4四面体，导致减少CsHSO 4/CsDSO 4同位素效应。我们还发现了多个时间尺度的SO 4重取向事件的证据，导致不同的扩散机制沿不同的晶格方向。最后，我们采用图论技术来表征氢键网络的拓扑结构，并证明了一定的连接配置和扩散跳跃事件的可能性之间的明确关系。
2007-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio simulations of hydrogen-bonded ferroelectrics: collective tunneling and the origin of geometrical isotope effects
采用考虑核量子效应的从头算方法研究了典型的氢键反铁电晶体方酸的有序-无序转变。我们的模拟再现了氘化后观察到的>100 K的转变温度差异，以及在晶体内分子间分离上观察到的强几何同位素效应。我们发现，集体转移质子沿氢键链-促进量子力学隧道-是至关重要的有序-无序过渡和几何同位素效应。这揭示了同位素效应的起源和隧道效应在方酸中的重要性，并可能扩展到其他氢键铁电体。
2013-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroicity and hydrogen-bond ordering in (C2H5NH3)2CuCl4 featuring dominant ferromagnetic interactions
我们证明，乙基铵氯化铜，（C2 H5 NH3）2CuCl 4，混合钙钛矿家族的成员是一个电极性和磁性的化合物与周围的居里点（247 K）的介电异常。我们已经发现，在此点以下的大的自发电极化的强度伴随着样品中的颜色变化。该系统也是铁电的，具有与经典铁电化合物相当的大剩余极化（37μC/cm 2）。这些结果归因于有机链的氢键有序。铁电性和占主导地位的铁磁相互作用的共存允许将样品与一组罕见的磁性多铁性化合物相关联。在这种混合钙钛矿中，容易调节的有机结构单元与3d过渡金属层结合的潜在氢键为设计多功能多铁性材料提供了一条新兴的途径。
2010-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Imaging Hydrogen Bond in Real Space
氢键通常被认为是缺电子氢原子和高电子密度区域之间的纯静电相互作用。本文首次利用双势垒模式下的共振隧穿效应，利用室温扫描隧道显微镜（STM）对实空间中的氢键进行了直接成像。STM观察表明，C=O：HO氢键在金属表面上的抬升高度为几埃，呈现梭形结构，在单个氢键的氧原子和氢原子连接方向上有明显的反差.峰的偏离中心位置和氢键出现高度随扫描偏压的变化表明，C=O：HO氢键中所涉及的氧原子和氢原子的电子轨道之间存在一定的杂化。
2013-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Direct Observation of Tunnelling in KDP Using Neutron Compton Scattering
中子康普顿散射测量氢的动量分布在$KH_2PO_4$（KDP）的铁电转变温度以上和以下清楚地表明，质子是相干的两个网站在高温阶段，一个结果，使人们普遍接受的有序无序的过渡图片。氢原子的玻恩-奥本海默势首次直接从数据中提取，与中子衍射数据一致，振动光谱与红外吸收测量基本一致。的测量是足够灵敏的检测周围的配体上的氢键的效果，并可用于研究这些配体在其他氢键系统的变化的系统效果。
2002-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Passivation of dangling bonds on hydrogenated Si(100)-2$\times$1: a possible method for error correction in hydrogen lithography
利用低温扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM），我们通过原子操纵证实了氢钝化Si（100）-2 $\times$ 1表面（H-Si）上单个、选定的悬挂键（DBs）的氢钝化。该方法允许擦除DB，从而为氢光刻提供了纠错方案。用于氢解吸的Si端尖端（Si尖端）和用于氢钝化的H端尖端（H尖端）都是通过与H-Si表面的有意接触而产生的，并且通过它们在AFM中的特征对比度来分配。DB钝化通过将H尖端顶点处的H原子转移到DB来实现，重建局部无缺陷的H-Si表面。
2017-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hydrogen bond analysis of confined water in mesoporous silica using the reactive force field
利用反应力场对孔径为2.7 nm的纳米多孔二氧化硅中水的结构和动力学性质进行了大规模分子动力学模拟研究.计算了水的径向分布函数和扩散系数，孔隙中心处的数值与实际水的实验值吻合较好。此外，孔被分成薄的同轴层，和平均氢键数，氢键寿命，和氢键强度作为从孔中心轴的径向距离的函数进行计算。分析表明，涉及硅烷醇（Si-OH）的氢键具有较长的寿命，虽然每个原子的平均氢键数并没有从孔中心的变化。这些氢键的较长寿命以及较小的扩散系数归因于它们的较大强度。
2019-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Picosecond lifetimes of hydrogen bonds in the halide perovskite CH$_3$NH$_3$PbBr$_3$
本文通过机器学习力场分子动力学模拟，研究了CH$_3$NH$_3$PbBr$_3$中氢键在70 K至350 K范围内的动力学，发现氢键寿命随温度升高从7.6 ps降至0.16 ps并呈阿伦尼乌斯行为，同时揭示了氢键对振动态和物理性质的重要影响。
2024-07-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Hydrogen bonding and coordination in normal and supercritical water from X-ray inelastic scattering
从非弹性散射X射线的康普顿散射导出了从正常状态到超临界状态条件下水中氢键的直接测量。首先，我们表明，在不同的热力学条件下参与氢键的电子数$n_e$的测量可以直接从康普顿轮廓的差异。然后，我们使用第一性原理模拟，以提供一个连接$n_e$和氢键数$n_{HB}$。我们的研究表明，在广泛的范围内研究的$n_e$和$n_{HB}$之间的关系是线性的，允许在水中的键合和配位的直接实验测量。特别地，向超临界状态的转变的特征在于水单体的数量急剧增加，但也显示出大量的残留二聚体和三聚体。
2007-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Probing defects and correlations in the hydrogen-bond network of ab initio water
水的氢键网络的特征在于相对于冰的理想四面体网络存在配位缺陷，其波动决定了液体的静态和时间依赖性。由于拓扑约束，这样的缺陷不是单独出现的，而是高度相关的，以过多的不同对出现。在这里，我们详细讨论了这种相关性的从头算水模型的情况下，并表明它们有有趣的相似之处，定期和有缺陷的水的固相。虽然缺陷相关性涉及偏离理想化的四面体，但它们仍然可以被视为保持高度方向性的较弱的氢键。我们还研究了如何的结构和人口的协调缺陷的影响近似原子间的潜力，发现在大多数情况下，的氢键网络的定性特征是非常强大的。
2016-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Atomic White-Out: Enabling Atomic Circuitry Through Mechanically Induced Bonding of Single Hydrogen Atoms to a Silicon Surface
我们报道了机械诱导硅-氢共价键的形成及其在工程纳米电子器件中的应用。利用非接触式原子力显微镜（NC-AFM）的针尖，可以垂直操纵单个氢原子。当施加局部电子激发时，单个氢原子从氢钝化表面解吸，并且可以转移到尖端顶点，如从频移曲线中的独特签名所证明的。在隧道电子和电场的情况下，在0 V的扫描探针显微镜结中，在尖端顶点处的氢原子被带到非常接近硅悬挂键，诱导硅-氢共价键的机械形成和悬挂键的钝化。功能化的尖端被用来表征硅悬挂键的氢-硅表面上，被证明是增强扫描隧道显微镜（STM）的对比度，并允许NC-AFM成像与原子和化学键的对比度。通过实例，我们展示了这种原子尺度的机械操作技术在基于表面悬挂键的纳米电子器件的新兴技术工程中的重要性。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum Anharmonic Effects in Hydrogen-Bond Symmetrization of High-Pressure Ice
本研究通过神经正则变换方法处理核量子非谐性，揭示了高压下冰VIII转化为冰X的氢键对称化转变压力降低至60 GPa且与温度无关，并发现氢氧伸缩在压力下出现反常软化。
2025-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Quasi-one-dimensional hydrogen bonding in nanoconfined ice
本研究利用机器学习驱动的第一性原理模拟，发现纳米受限冰中存在偏离传统冰规则的准一维氢键新结构，揭示了氢键与范德华作用的特殊耦合及其引发的非典型质子行为。
2024-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Recognizing molecular patterns by machine learning: an agnostic structural definition of the hydrogen bond
化学键的概念最终可以被看作是在分子和固体中观察到的重复结构模式的合理化。化学直觉只不过是识别和预测这些模式的能力，以及它们如何相互转化。在这里，我们将讨论如何使用计算机来自动识别原子模式，从而提供一个算法定义的键的结构信息的基础上。我们特别关注氢键-这是我们理解水，生物系统和许多技术重要材料的物理化学的核心概念。由于氢键是一个有些模糊的实体，涵盖了广泛的能量和距离，许多不同的标准已被提出和使用多年来，根据电子结构计算，然后进行能量分解分析，或在某种程度上任意选择的一系列结构参数，被认为是对应于氢键的配置。我们在这里介绍一个定义，是单义的，无偏的，自适应的，基于我们的机器学习分析的原子模拟。我们提出的策略可以很容易地适应类似的情况，其中一个必须识别或分类的材料或化合物的结构模式。
2014-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Transformation of hydrogen bond network during the CO2 clathrate hydrate dissociation
本文研究了不同空穴占有率下二氧化碳CS-I水合物固-液一级相变-熔化的动力学过程。这项工作是在研究水分子局部结构的框架内完成的。其中包括在接近熔点的温度下短程有序随时间的变化以及与六方冰结构的比较。用分子动力学方法研究了体系的内能随加热时间的变化规律，发现在275-300 K范围内能的跃变表明发生了相变。氧-氧径向分布和氢-氧-氧相互取向角的研究在不超过3.2埃分离的分子之间允许找到所有分子的H-键配位数和全部H-键数，并显示所有分子的短程有序的瞬时（小于1纳秒）重组。对相邻水分子对的结构分析表明，熔融后氢键数目减少了约10-15个数量级，但所有水分子都形成了单一的长程氢键网络。氢键网络分析表明，在固液相变时氢键相互作用能变化不大。
2019-04-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Missing short-range interactions in the hydrogen bond of compressed ice
结合拉格朗日-拉普拉斯力学和已知的长度-刚度松弛动力学的压力依赖性，我们已经确定了关键的，但往往被忽视的，在压缩冰的氢键的短程相互作用。这种方法已经能够确定的力常数，内聚能，势能的vdW和共价链段在每个准平衡态，以及它们的压力依赖性。证明了电子对间库仑排斥和链段强度差异在确定不对称氢键弛豫动力学和冰的异常性质中的重要性，结果证实了压缩缩短和硬化OH键，同时延长和软化共价键。
2013-05-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Isotopic fractionation in proteins as a measure of hydrogen bond length
如果将含有强分子内氢键的氘代分子置于氢化溶剂中，则其可优先将氘交换为氢。这种偏好是由于氢和氘的振动零点能量之间的差异。结果表明，相关的分馏因子$Φ$与分子内氢键的强度有关。这种相关性已被用于确定各种酶中H-键的长度（供体-受体分离），并被认为支持短的低势垒H-键的存在。从一个势能面的基础上一个简单的非绝热状态模型的H-键，我们计算$Φ$作为质子供体-受体距离的函数$R$。对于数值结果，我们使用对称O-H模型的参数化。O债券。我们考虑了O-H伸缩振动、O-H弯曲振动（面内和面外）、有限温度下的隧道分裂效应和次级几何同位素效应的相对贡献。我们比较我们的总$Φ$作为$R$的函数与NMR实验结果的酶，特别是与经验参数化$Φ(R)$，以前用来确定键长。
2015-07-18 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph q-bio.BM
Universal Hydrogen Bond Symmetrisation Dynamics Under Extreme Conditions
氢键及其在极端条件下的对称性的实验研究主要由衍射方法驱动，尽管直接定位或探测氢子系统的挑战。直到最近，H-键对称性已经解决了无论是核量子效应，自旋交叉或直接的结构转变，往往导致矛盾的解释时，结合起来。在这里，我们提出了高分辨率的\textit{in-situ} $^1$ H-核磁共振实验在金刚石对顶砧细胞调查范围广泛的氢键系统的压力范围高达90 GPa，覆盖其各自的H-键对称。我们发现了明显的极小值的压力依赖性的NMR共振线宽与氢的流动性，前体的本地化的氢原子的最大值。这些最小值与线性O-H-O单元的化学环境无关，可以在2.44和2.45 μ m之间的氧-氧距离的窄范围内找到，导致平均临界氧-氧距离为$\bar{r}_{\rm OO}^{crit}=2.443(1)$ μ m。
2022-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.app-ph
Local intermolecular structure, hydrogen bonding and related dynamics in the liquid cis/trans N-methylformamide mixture: A density functional theory based Born-Oppenheimer molecular dynamics study
采用Born-Oppenheimer分子动力学模拟技术，系统地研究了室温和密度条件下，N-甲基甲酰胺液体混合物的局部分子间结构及其动力学.特别注意了顺式和反式构象周围的局部结构以及与其最近邻的氢键的形成和动力学。计算的原子-原子径向分布函数与实验数据吻合得很好，揭示了不同类型的氢键分子间相互作用的存在。顺式构象形成的平均氢键数高于反式构象。此外，在液体中形成的氢键的寿命较长时，顺式构象参与键的形成，无论是作为供体或受体。这些发现清楚地表明，液体中顺式构象异构体周围的局部结构网络更具凝聚力。后者的发现也反映在较慢的顺式构象和原子速度时间关联函数的谱密度的低频和高频区域的再取向动力学。最后，计算的平均偶极矩的反式和顺式构象显着高于其相应的气相值，这表明在这种特定的极性液体溶剂中的极化效应的重要性。
2022-09-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Density functional theory study on the dihydrogen bond cooperativity in the growth behavior of dimethyl sulfoxide clusters
本文采用密度泛函理论对DMSO团簇的结构进行了研究，并利用分子静电势和分子中原子的量子理论（QTAIM）对团簇的结构和稳定性进行了分析。DMSO团簇的基态几何构型更倾向于以衔尾蛇的形式存在。两两相互作用能的计算表明，相邻的DMSO分子的甲基之间的相互作用和不稳定是由甲基，这是彼此远离。分子静电势分析表明，在奇数簇上存在空穴，这有助于它们的高度定向生长。QTAIM分析表明，分子间存在两个氢键，SOC型氢键和甲基CHC型氢键。计算值和Laplacian值均为正的分子间键，支持非共价相互作用的存在。计算得到的氢键椭圆率大于2，证实了电子的离域性，主要是由于甲基的氢-氢相互作用。总氢键能与所观察到的总局域电子密度的关系曲线显示出线性关系，相关系数接近1，这表明分子间二氢HH键的协同效应。
2017-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
