Chemical potential of liquids and mixtures via Adaptive Resolution Simulation
我们采用自适应分辨方法AdResS，在其最近开发的类大正则版本（GC-AdResS）[Wang et al. Phys.Rev.X 3，011018（2013）]中，计算各种液体和混合物的过量化学势$μ^{ex}$。我们比较我们的结果与那些从全原子模拟使用热力学积分技术，并显示出令人满意的协议。在GC-AdResS中，计算$μ^{ex}$的程序对应于系统的标准初始平衡过程;这意味着，独立于研究的特定目的，每次进行GC-AdResS模拟时，都会自动计算每种分子种类的$μ^{ex}$。
2014-07-03 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Nanoscale Chemical Reaction Imaging at the Solid-Liquid Interface via TERS
等离子体增强的化学转化在固液界面可以成像高灵敏度，化学选择性，和纳米级精度通过尖端增强拉曼散射（TERS）。我们通过测量首次证明了后者，目的是（i）在发生化学转化的固液界面定位等离子热点，（ii）通过其独特的拉曼光谱监测从反应物到产物的演变，以及（iii）拉曼时间轨迹的2D相关分析，以明确提取标记化学转化的光谱成分，并了解相关性在产品和父签名之间。对于我们的原理验证研究，我们选择了一个模型等离子体激元增强化学过程，即对硝基硫酚二聚为二巯基偶氮苯，但现在是在固液界面。我们的等离子体结构，否则由化学功能化的金微板在水溶液中，我们使用金涂层的TERS探针在633 nm照射的图像。总的来说，我们证明了化学反应成像在水溶液中通过TERS的第一次，在这里，在像素有限的横向空间分辨率为10 nm。
2019-03-28 physics.chem-ph
Grand Equilibrium: vapour-liquid equilibria by a new molecular simulation method
本文提出了一种计算混合物汽液平衡的分子模拟新方法。在该方法中，独立的热力学变量是温度和液体组成。在第一步中，进行液相的等压等温模拟，其中所有组分及其导数相对于压力的化学势，即，计算偏摩尔体积。从这些结果，一阶泰勒级数展开的化学势的函数的压力$μ_i(p)$在恒定的液体组成的确定。这一信息是必要的，因为液体中的特定压力通常不等于平衡压力，而平衡压力必须在蒸汽模拟过程中找到。在第二步骤中，进行汽相的一个伪巨正则模拟，其中使用先前确定的函数$μ_i(p^v)$根据瞬时压力$p^v$设置化学势。用这种方法，得到了与给定温度和液体组成相一致的蒸汽压和蒸汽组成的结果，并将这种新方法应用于纯Lennard-Jones流体、二元和三元混合Lennard-Jones球，结果与文献中的相应数据吻合得很好。
2009-05-05 physics.chem-ph physics.comp-ph
Imaging of chemical kinetics at the water-water interface in a free-flowing liquid flat-jet
我们提出了化学动力学测量鲁米诺氧化化学发光反应在两种水溶液之间的界面，使用液体喷射技术。自由流动的液体微射流是一个相对较新的发展，已发现其在光谱学和动力学越来越多的应用。当两个圆柱形液体射流交叉时，获得其变体，称为平射流，导致流动液体的平面叶状结构的链。我们在这里表明，在这个链的第一叶的流体不表现出湍流混合，提供了一个干净的界面之间的液体从冲击射流。我们还表明，使用鲁米诺化学发光反应的例子，如何使用这种设置可以用来获得动力学信息，从无摩擦流动和规避快速混合的要求，但故意抑制所有的湍流混合，而不是依靠扩散。
2022-01-13 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Quasi-chemical Theories of Associated Liquids
它示出了如何传统的发展理论的基础上的物理聚类的概念可以适应一个替代的本地聚类定义的流体。另一种定义可以保留溶液物质与其近邻之间相互作用的详细价态描述，即，强缔合的协同性和配位饱和度。这些集群仍然有限，即使凝聚相。这些发展导致的最简单的理论类似于合作现象的准化学理论。目前的准化学理论需要额外考虑包装问题，因为他们不施加连续问题上的格离散。这些准化学理论不需要对可分解的相互作用势能模型。由于计算可能只需要中等大小的集群，我们建议，这些准化学理论可以实现与当前的电子结构理论的计算工具。这可以避免近似力场生成的中间步骤。
1998-06-01 physics.chem-ph
Fingerprints of antiaromaticity in the negative ion (Li$_3$Al$_4$)$^-$ via an ab initio quantum-chemical study of the equilibrium structure of the inhomogeneous electron liquid
负离子（Li $_3$ Al $_4$）$^-$中的反芳香性指纹，该物种可通过激光汽化技术实现，通过\emph{ab initio}量子化学研究揭示。首先，该离子的基态平衡几何进行了预测。此外，对于相应的非均匀电子液体，HOMO的特性进行了研究，无论是方形和矩形Al $_4$几何形状的两个低洼异构体的负离子。对Al $_4$构型的几何形状变化没有特别的敏感性。因此，我们计算了理论化学位移（NICS），其中包含显着的反芳香性指纹。至于未来的方向，添加了一些与香农熵相关的评论。
2013-10-31 cond-mat.other physics.chem-ph
Free energy of liquid water on the basis of quasi-chemical theory and ab initio molecular dynamics
我们使用从头算分子动力学作为准化学理论评价的基础上的水的自由能附近的常规液体热力学状态。采用PW 91、PBE和修正的PBE（rPBE）泛函。使用rPBE泛函的氧径向密度分布gOO（r）与当前实验合理一致，而PW 91和PBE泛函预测更结构化的gOO（r）。用rPBE泛函计算的扩散系数与实验结果符合较好。利用最大熵方法，我们从具有n个邻位的氧原子的配位数分布x_n得到x_0。同样，我们从p_n得到p_0，p_n是观察到含有n个水分子的特定半径的空腔的概率。概率x_0是局部化学相互作用的量度，是溶液的准化学理论的核心。概率p_0是液体理论的核心，它是在溶剂中打开一定大小的空穴所需的自由能的量度。利用这些值和一个合理的静电和色散效应的模型，在314 K下，水在水中的水合自由能计算为-5.1kcal/mole，与实验值-6.1kcal/mole令人鼓舞的一致。
2003-07-02 physics.bio-ph physics.chem-ph
Systematic Refinement of Canongia Lopes-Padua Force Field for Pyrrolidinium-Based Ionic Liquids
可靠的力场（FF）是通过计算机模拟成功预测物理化学性质的核心问题。连同原来的CL-P参数，我们的力场促进离子液体的计算研究。此外，报道的结果揭示了更多的化学性质的阳离子-阴离子结合在各种家庭的RTIL。
2014-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Benchmarking semi-empirical quantum chemical methods on liquid water
Paderborn University（帕德博恩大学）；University of Bonn（波恩大学）；Center for Advanced Systems Understanding（先进系统理解中心）；Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；Microsoft Research（微软研究院）；University of Zurich（苏黎世大学）
本文通过分子动力学模拟系统基准测试多种原始及重新参数化的 SQC 方法，发现 PM6-fm 可定量再现液态水的静态与动态性质。
2025-03-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Beyond potential energy surface benchmarking: a complete application of machine learning to chemical reactivity
针对传统机器学习势能面依赖化学直觉数据而不完整的问题，提出基于元动力学的主动学习负向设计策略，构建混合模型实现氢燃烧反应预测，成本降两个数量级。
2023-06-14 physics.chem-ph
Quantum field theory approach for multistage chemical kinetics in liquids
Voevodsky Institute of Chemical Kinetics and Combustion（Voevodsky化学动力学与燃烧研究所）；Rice University（莱斯大学）；Research Complex at Harwell, Scientific Computing, Science and Technology Facilities Council（哈韦尔研究中心，科学计算，科学与技术设施委员会）
提出CMET理论，利用量子场论推导多阶段反应扩散系统的动力学方程，通过耦合偏微分方程数值求解，在多个案例中复现其他理论的预测。
2026-07-28 cond-mat.other cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Ab-initio molecular dynamics simulation of liquid water by Quantum Monte Carlo
虽然液态水在地球生命和气候的化学反应中无处不在，但通过高水平从头计算分子动力学模拟预测其性质仍然是量子化学的一项艰巨任务。在本文中，我们提出了一个室温模拟液态水的基础上的势能面由多体波函数通过量子蒙特卡罗（QMC）方法。模拟的属性是在最近的中子散射和X射线实验，特别是关于径向分布函数中的氧-氧峰的位置，在以前的密度泛函理论的尝试的变化，在很好的协议。鉴于QMC在大型超级计算机上的出色性能，这项工作为复杂化学系统的预测性和可靠的从头算模拟开辟了新的视角。
2015-04-21 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Self Consistent Molecular Field Theory for Packing in Classical Liquids
本文基于溶液理论的准化学公式，提出了一种求解经典液体填充问题的自洽分子场论，并检验了硬球流体过剩化学势的理论预言。结果给出了自洽的分子场，并为分子观测体积的占用概率。对于这个系统，预测的过量化学势是准确的最准确的先前的理论，特别是缩放粒子（打击-Yevick压缩性）理论。有人认为，目前的方法是特别简单的，并应提供一个分子尺度的描述更复杂的解决方案的基础。
2003-05-14 physics.bio-ph physics.chem-ph
Automatic Identification of Compounds in Molecular Mixtures from Liquid-Phase Infrared Spectra
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Northwestern University（西北大学）
本研究提出了一种算法方法，通过液相红外光谱自动识别化合物，实现了高精度的成分识别，为自动化化学实验室提供了新工具。
2026-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Positronium in a liquid phase: formation, bubble state and chemical reactions
本章回顾了以下项目：1.快正电子的能量沉积和径迹结构：电离慢化，离子-电子对的数目，典型尺寸，热化，e+和它的团之间的静电相互作用，局部加热的影响; 2。凝聚介质中电子偶素的形成：Ore模型，准自由Ps态，Ps形成的格内机制; 3.快速内扩散控制反应：Ps氧化和辐射分解产物的邻-对位转化，反应速率常数，不同温度下PAL光谱的解释; 4. Ps泡沫模型。“非点”电子偶素：波函数，能量贡献，传感器湮灭率和气泡半径之间的关系。
2012-03-24 cond-mat.other physics.chem-ph
Transferability of the chemical bond-based machine learning model for dipole moment: the GHz to THz dielectric properties of liquid propylene glycol and polypropylene glycol
本研究利用基于化学键的机器学习偶极模型，结合DFT验证和20纳秒轨迹，准确计算了液态丙二醇的介电函数，并证明模型可迁移至更长链的聚丙二醇，为通用键基偶极模型奠定基础。
2024-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
In Situ Electron Energy-Loss Spectroscopy in Liquids
通过液体的原位扫描透射电子显微镜（STEM）是探索生物和材料过程的一种有前途的方法。然而，原位化学鉴定的选择是有限的：由于液体池架遮蔽了检测器，X射线分析被排除在外，并且电子能量损失谱（EELS）由于厚层中的多次散射事件而退化。在这里，我们探讨了EELS在实时和纳米尺度上研究化学反应的局限性。利用价电子能量损失谱测定了局域电子密度、光学带隙和液层厚度。通过比较理论和实验的等离子体激元能量，我们发现，液体似乎遵循自由电子模型，已经建立了固体。在低于液体的光学带隙和等离子体激元能量的能量下的信号提供了高的信号-背景比制度，如对于水溶液中的LiFePO 4所证明的。使用价EELS了解原位STEM反应的潜力被证明为束诱导沉积的金属铜：作为铜簇生长，EELS开发对应于金属铜的低损耗峰。通过这些技术，原位成像和价EELS提供了对纳米颗粒和化学反应的局部电子结构的深入了解。
2013-01-24 physics.chem-ph
Water coordination structures and the excess free energy of the liquid
对于一个杰出的水分子，溶质水，我们评估每个配位状态的贡献，其过剩的化学势，使用分子aufbau的方法。在这种方法中，我们定义了一个配位球（内壳层），并将过量化学势分为堆积、外壳和局部化学贡献;配位状态由配位球内溶剂水分子的数量定义。填充项解释了在液体中产生无溶质配位球的自由能。外壳项说明了溶质与配位球外部流体的相互作用，并且对于大于氧-氧对关联函数的最小值的配位半径，它由水合的高斯模型准确地描述。与传统的用于定义液态水中氢键的径向截止值一致，理论有助于确定化学上有意义的配位半径。局部化学贡献被改写为配位态的总和。该和中的第n项由在不存在溶质水的情况下在配位球内观察到n个水分子的概率乘以考虑溶质与内壳溶剂水分子的相互作用的因子给出。使用这种分子aufbau展开，我们监测的化学贡献的变化，由于在n的增量增加。我们发现，虽然需要四个水分子才能完全解释化学术语，但第一个加入的水占了化学术语的近一半。我们的研究结果强调，需要承认的内在占用的溶质-溶剂相互作用的溶质水的四面体配位合理化的无配位球。
2011-01-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
The Atomistic Force Field for Pyridinium-Based Ionic Liquids: Reliable Transport Properties
可靠的力场（FF）是通过计算机模拟成功预测物理化学性质的核心问题。
2014-08-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Hydration of Krypton and Consideration of Clathrate Models of Hydrophobic Effects from the Perspective of Quasi-Chemical Theory
液态氪水系统上的AIMD结果与液态水溶液中Kr原子径向水合结构的最近XAFS结果进行了比较。与液体溶液结果的比较是令人满意的，并显着不同的径向分布提取的数据上的固体笼形水合物相。计算还产生的配位数分布，可以检查的亚稳的协调结构，这表明笼形组织的可能性，没有看到在这些结果。讨论了疏水性水合的包合物图片，以及应为包合物图片提供基础的准化学理论。外壳贡献进行了讨论和准确估计，他们是积极的，大于积极的实验水合自由能的Kr（aq），这意味着内壳的贡献必须是负的。从模拟液体中提取笼形内壳配位结构，然后进行量子化学优化，得到总分解。与外壳材料的相互作用是决定性的，在稳定的配位结构中观察到的液体溶液和笼形物相。“我们要告诉学生什么”的问题，疏水水化，经常回答结构模型，如包合物图片，然后考虑，我们提出了一个替代的答案，是一致的成功的疏水效应的分子理论，并根据独特的可观察到的性质的液体水。对简约性的考虑，例如奥卡姆剃刀，则表明在这个阶段不需要对"我们要告诉学生什么“做出额外的结构假设
2002-11-04 physics.bio-ph physics.chem-ph
Structural studies of $^1$H-containing liquids by polarized neutrons: chemical environment and wavelength dependence of the incoherent background
在演示了如何将中子衍射与极化分析一起应用于精确确定包含大量质子核的无序材料的相干静态结构因子之后（Temleitner等人，B 92，014201，2015），我们现在关注非相干散射。非相干贡献是处理含氢材料标准（非极化）中子衍射数据的巨大困难的原因，因此该问题的重要性。在这里，我们报告液体丙酮，环己烷，甲醇和水的非相干散射强度，作为$^1$ H/H比的函数。非相干强度直接由极化中子衍射确定。这样，可以监测由于变化的化学环境引起的不相干背景的可能变化。此外，对于一些水样，非相干强度作为入射中子束的波长的函数（在0.4，0.5和0.8 μ m）也已被测量。结果发现，在每种情况下，非相干强度可以描述由一个单一的高斯函数，在统计误差。高斯曲线的（全）宽度（半峰）显然取决于所应用的波长。另一方面，氢原子的不同成键环境似乎并不影响高斯的宽度。
2022-01-12 cond-mat.soft physics.chem-ph
Observation of Iron Oxide to Nitride Conversion via Liquid Liquid Phase Separation in High pressure Borate Melt
Institute of Atomic and Molecular Physics, Sichuan University（四川大学原子与分子物理研究所）；Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海高等研究院）
本研究利用同步辐射X射线成像，在5.4 GPa、1700 K下观测到Fe₂O₃与BN经液-液相分离转化为Fe-N合金的过程，揭示了高压下金属氧化物转氮化物的新机制。
2026-08-11 physics.chem-ph
Ångstrom depth resolution with chemical specificity at the liquid-vapor interface
本文提出利用芯能级光电子角分布的各向异性参数与原子沿表面法线平均距离的线性关系，在液-汽界面实现约1 Å的化学特异性深度分辨。
2023-02-14 physics.atm-clus physics.chem-ph
Confined ionic liquids films under shear: The importance of the chemical nature of the solid surface
本文通过分子动力学模拟研究离子液体纳米薄膜在不同化学性质固体表面间的剪切行为，发现增强离子-表面相互作用可形成结构更规则且抗剪切和黏性加热的类固体层，并基于局部和工程两种黏度定义揭示了剪切变稀与温升导致黏度下降的规律。
2023-04-13 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Operando Characterization and Molecular Simulations Reveal the Growth Kinetics of Graphene on Liquid Copper during Chemical Vapor Deposition
本文结合原位光学显微与机器学习势自由能模拟，建立微动力学模型，揭示液态铜上石墨烯CVD生长的混合动力学机制，并阐明抑制二聚体附着和低势垒开环自修复是提升石墨烯质量的关键。
2024-03-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Quasi-chemical theory with a soft cutoff
鉴于液体的分子准化学理论的广泛成功，本文发展了该理论的软截断形式。这种发展具有重要的实际后果，在常见的情况下，包装贡献占主导地位的溶剂化自由能的现实建模的分子，因为治疗硬核相互作用通常需要特殊目的的模拟方法。相比之下，光滑排斥相互作用的处理通常是直接的基础上广泛使用的软件。这一发展也表明，如何流体组成的分子与光滑的排斥相互作用可以处理类似的分子场论的硬球流体。在处理液态水时，软截止条件下的准化学理论并不改变硬截止条件下准化学理论的基本收敛特性。事实上，这里发现硬截止比软截止效果更好。
2008-11-04 physics.bio-ph physics.chem-ph
Quasi-Chemical Theory and Implicit Solvent Models for Simulations
一个统计热力学的发展给出了一个新的隐式溶剂模型，避免了传统的计算机模拟的大分子溶液的周期性边界条件的系统大小的限制。该隐式溶剂模型基于准化学方法，不同于液体溶液理论的常见积分方程主干。这个理论的物理内容是假设一小部分溶剂分子是这些溶剂化问题的决定性因素。准化学理论的详细推导护送这个建议的发展。准化学处理在液态水中Li $^+$离子水合反应中的数值应用是对准化学理论的激发和验证。这些结果强调了这样一个事实，即准化学方法改进了利用离子水簇结果的解决方案的统计热力学的路径。
1999-09-03 physics.bio-ph physics.chem-ph
First Principles Free-Energy Theory of Solvation with Atomic Scale Liquid Structure
液体环境中的量子化学过程影响了从分子生物学到地质学再到电化学的广泛科学领域。虽然密度泛函理论（DFT）已经实现了有效的量子力学计算，深刻影响了对原子尺度现象的理解，但液体的现实描述仍然是一个挑战。在这里，我们提出了一种基于联合密度泛函理论（JDFT）的方法，它解决了这一挑战，利用DFT方法不仅为溶质中的电子的量子力学，但同时也为周围的平衡液体溶剂中的分子的统计力学。具体来说，我们开发了一个新的通用描述的电子与任意液体的相互作用，提供了缺失的环节，最终将JDFT转化为一个实用的工具，在溶液中的化学过程的现实描述。这种方法预测准确的溶剂化自由能和周围的原子尺度的液体结构的分子和表面在多种溶剂中没有改装，所有的计算成本的一小部分的方法的可比细节和准确性。为了证明这种方法的潜在影响，我们确定了固/液界面的结构，提供了令人信服的协议与更准确的（但更计算密集）的理论和X射线反射率测量。
2017-10-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Molecular packing and chemical association in liquid water simulated using ab initio hybrid Monte Carlo and different exchange-correlation functionals
在溶质水合的自由能中，化学贡献由将水分子从配位球中排出所需的自由能给出，而填充贡献由在本体水中产生无溶质配位球（观察体积）所需的自由能给出。与SPC/E水模型作为参考，我们研究了化学和包装的贡献，在水的自由能模拟使用不同的电子密度泛函。将密度固定在对应于SPC/E水在1巴压力下的密度的值。化学贡献表明，在300 K下用BLYP模拟的水比在300 K下用revPBE官能或在350 K下用BLYP和BLYP-D官能模拟的水更紧密地结合。研究了不同半径观测体积的填充贡献。在观察体积中水分子的分布预期为高斯分布的尺寸范围内，预期填充贡献与观察球体的体积成比例。在300 K下用revPBE和在350 K下用BLYP-D或BLYP模拟的水符合这一预期，但结果表明，BLYP 350 K和revPBE 300 K系统中的系统尺寸效应比BLYP-D 350 K或SPC/E中观察到的系统尺寸效应更早开始。恒压模拟的影响，这一观察表明。对于在300 K下用BLYP模拟的水，在预期占据的高斯分布的尺寸范围内，我们反而发现非高斯行为，并且填充贡献与观察体积的表面积成比例，表明系统中存在非均匀性。
2010-04-19 physics.bio-ph physics.chem-ph
Towards Application of Nanodiamonds for in-situ Monitoring of Radicals in Liquid Phase Chemical Reactions
RPTU University（莱布尼茨技术大学）；State Research Center OPTIMAS, RPTU University（OPTIMAS州立研究中心，莱布尼茨技术大学）；Kiel University（基尔大学）；Kiel Nano, Surface and Interface Science (KiNSIS), Kiel University（基尔纳米、表面与界面科学研究所（KiNSIS），基尔大学）
利用钻石中的氮空位中心电子自旋检测液相反应中自由基，通过纳米钻石增强自旋弛豫时间监测，实现对TEMPO自由基浓度的高灵敏度检测。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Parallelized Linear Classification with Volumetric Chemical Perceptrons
在这项工作中，我们介绍了一种新型的线性分类器，是在化学形式实现。我们提出了一种新的编码技术，同时代表多个数据集的微升规模的化学混合物的阵列。这些数据集上的并行计算作为机器人液体处理序列进行，其输出通过高效液相色谱法进行分析。作为一个概念的证明，我们化学编码的几个MNIST图像的手写数字和展示成功的化学域分类的数字使用体积感知器。我们还用更大的二进制向量数据集量化了我们方法的性能，并将实验测量结果与预测结果进行了比较。配合适当的化学分析工具，我们的方法可以在越来越多的并行数据集上工作。我们预计，相关的方法将可扩展到多层神经网络和其他更复杂的算法。就像最近在DNA中存储档案数据的演示一样，这项工作模糊了化学和电子信息系统之间的界限，并提供了对计算效率和大规模并行性的早期洞察，这可能与化学领域的计算有关。
2018-10-11 cond-mat.other cs.ET physics.chem-ph
