Selective recovery of critical materials in supercritical water desalination
超临界水淡化技术是一种可替代的零液体排放海水淡化技术，可以克服普通海水淡化工艺中的许多技术和环境挑战。我们最近的技术经济分析的过程集成和强化的SCWD过程表明，SCWD可以是一个具有经济竞争力的零液体排放的高浓度盐水淡化技术。除了这些有吸引力的功能，这项工作探讨了利用SCWD工艺的选择性回收工业上的重要材料作为副产品的可能性。将含有氯化钠、氯化钕和其它含钠盐的模型盐水作为模型进料在25 MPa下从25 ℃至450 ℃进行检查。流出液中的钠含量对其它盐的存在不敏感，但钕的含量对其它盐的存在敏感。当加入乙酸钠时，得到不溶于水的沉淀。通过气体比重瓶、FT-IR、SEM/EDS、XRD等手段对沉积物进行表征，结果表明沉积物中主要含有氢氧化钕和少量低浓度杂质。这些结果表明，超临界水分解工艺具有在生产淡水的同时回收关键物质的潜力。
2021-11-01 physics.chem-ph physics.geo-ph
The nonlocal dielectric response of water in nanoconfinement
最近的实验报道了一个非常低的介电常数nanobined水的结构和介电性能的水在狭窄的差距重新的兴趣。在这里，我们描述了这样的系统与最小的朗道-金兹伯格场理论组成的非本地批量确定项和当地的水-表面相互作用项。我们展示了如何之间的相互作用的边界条件和内在的散装相关性编码承压水的介电特性。我们的理论分析得到了分子动力学模拟的支持，并与实验数据的比较。
2021-02-18 cond-mat.soft physics.chem-ph
Full-spectrum high resolution modeling of the dielectric function of water
鉴于水在化学和物理过程中的重要作用，准确了解其在大频率范围内的介电函数是很重要的。在这篇文章中，我们报告目前可用的测量水的介电函数在室温下（25 $^{\circ}$ C）在整个电磁波谱：微波，红外，紫外和X射线（高达100 eV）。我们提供了两个德拜（微波）振荡器和高分辨率的IR和UV/X射线振荡器的水的复杂介电函数的参数化。我们还报告了介电参数与微波/红外光谱测量的冰水在$0.4^\circ$ C，而采取的紫外光谱从25 $^{\circ}$ C（假设在紫外线的温度依赖性可忽略不计）。我们说明了该模型的后果，通过计算附近的水表面的气体分子的范德华相互作用，并评估水膜上的冰和水膜的厚度。与早期的冰水模型相反，我们预测微米级的冰层稳定在大体积水面上。类似地，范德华相互作用促进完全冻结，而不是在大块冰面上支撑薄的预融水层。密度为基础的外推从温暖到冷水的介电函数在虚频被认为是令人满意的微波，但在IR频率差（40%的误差）。
2019-12-17 physics.chem-ph physics.optics
Insights into Hydration Dynamics and Cooperative Interactions in Glycerol-Water Mixtures by Terahertz Dielectric Spectroscopy
我们报告的弛豫动力学的甘油-水混合物探测兆赫-太赫兹介电谱在50 MHz至0.5太赫兹的频率范围内，在室温下。介电弛豫谱揭示了几个极化过程在分子水平上具有不同的时间常数和介电强度，提供了一个理解的氢键网络中的甘油-水混合物。我们已经确定了甘油分子周围的水化壳层的结构和结合水的动态作为甘油浓度的函数在溶液中使用德拜弛豫模型。实验结果表明，存在一个临界甘油浓度约7.5摩尔%，这是有关的水化层中的水分子周围的甘油分子的数量。在较高的甘油浓度下，分散在甘油网络中的水分子变得丰富并最终占主导地位，并且在混合物中出现四种不同的弛豫过程。利用分子动力学模拟进一步研究了甘油-水混合物的弛豫动力学和水合结构，证实了介电谱所揭示的物理图像。
2019-09-02 physics.bio-ph physics.chem-ph
Computing the dielectric constant of liquid water at constant dielectric displacement
采用基于经典力场的分子动力学模拟，在固定的电位移D下，计算了液态水的静态介电常数。限制电位移的方法是Stengel、Spaldin和Vanderbilt（Nat.Phys.2009，5：304）开发的恒定D方法的有限温度经典变体。也有一个修改的方案强加固定值的宏观场E。该方法适用于流行的SPC/E模型的液态水。我们比较了四种不同的估计的介电常数，两个从波动的极化在D = 0和E = 0和两个从有限的D和E的极化的变化。据发现，所有四个估计同意时，适当收敛。然而，实现收敛的计算工作量是变化的，其中常数D计算实质上更有效。我们将这种差异归因于纵向极化的弛豫时间比横向极化加速常数D计算短得多。
2016-04-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Longitudinal wavevector- and frequency-dependent dielectric constant of the TIP4P water model
本文提出了一种自洽计算极性体系相互作用位点模型的波矢和频率依赖介电常数的计算机自适应理论。一个纵向分量的介电常数进行评估的TIP4P水模型在一个非常宽的尺度的波数和频率使用分子动力学模拟。它示出的介电常数的值，计算在精确的相互作用网站的描述，不同的特征的方式从那些通常用于计算机实验中的点偶极子近似。它还表明，天平动振荡，存在于形状的纵向随时间变化的偏振波动在小和中等波矢值，消失，但更大的波数。的TIP4P水和Stockmayer模型的介电常数的波矢和频率行为之间的比较。同时考虑了外部电荷的静电屏蔽和水中纵向电激励的阻尼。一个特殊的调查是致力于在自由运动制度的介电量的时间依赖性。
1999-01-22 physics.chem-ph physics.comp-ph
Effective dielectric constant of water at the interface with charged C$_{60}$ fullerenes
采用分子动力学数值模拟方法，对巴克敏斯特富勒烯C $_{60}$的中性态和带电态进行了模拟，计算了界面水的偶极极化率和相应的界面介电常数.介电常数在10- 22之间，随温度和溶质电荷的变化而变化，水化水发生结构交叉。其主要签名包括指向溶质的悬挂O-H键的释放和水合水的优先取向的变化，从那些特征疏水带电基板。界面介电常数标志着具有尖峰的结构转变。这里采用的计算形式主义提供了直接访问界面磁化率从计算机模拟产生的配置。所需的属性是溶剂化壳的偶极矩的径向投影和溶质内部溶剂的静电势之间的互相关。
2019-01-02 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dielectric properties of nanoconfined water from ab initio thermopotentiostat molecular dynamics
我们讨论如何包括我们最近提出的thermopotentiostat技术[物理评论快报。126，136803（2021）]引入到任何现有的从头算分子动力学（AIMD）软件包中。利用恒温恒电位仪AIMD模拟在正则NVTΦ系综在恒定的电极电位，我们计算的极化束缚电荷和介电响应的界面水的第一性原理。
2022-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Dielectric relaxation of water below the melting point: the effect of inner pressure
尽管水是地球上研究最多的物质，但为什么它的结构和动力学性质会引起一些异常行为还没有完全理解。当在低温和/或高压下进行实验时，会出现有趣的性质。在这里，我们报告的介电测量冷水在约束条件下，即水低于熔点不能冻结。内压使α弛豫峰移动到与冰Ih中所见相似的频率。而且，当我们达到251 K的三相点时，冰III似乎形成了。据我们所知，还没有观察到获得这种结晶相的这种途径。
2013-08-16 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dielectric response of the water hydration shell of an ion: a field theory approach
这项工作的目标是提出一个简单的连续模型，捕捉水的介电特性在纳米尺度。我们写一个静电能量作为一个功能的极化场包含一个长期的$P^4$和非本地高斯条款。这样的哈密顿量可以再现水的两个关键性质：在强静电场存在下水的极化响应的饱和度和溶剂分子的纳米偶极相关性，从而改变长程范德华相互作用。该模型探讨了两个基本方面，必须包括在隐式模型的电解质在纳米尺度的静电相互作用的相关描述。
2019-04-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
Why does dissolving salt in water decrease its dielectric permittivity
本文利用基于密度泛函理论的深度神经网络研究盐水介电常数下降机制，发现其主要原因是离子水合壳层破坏水分子偶极关联，从而抑制溶剂水的集体响应。
2023-07-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.chem-ph
Dielectric properties of nano-confined water: a canonical thermopotentiostat approach
我们介绍了一种在恒温和外加电势条件下对正则系综进行采样的新方法。我们的方法可以直接实现到任何密度泛函理论的代码。使用热恒电位仪分子动力学模拟，使我们能够计算纳米承压水的介电常数没有任何假设的介电体积。与常用的从极化波动计算介电性质的方法相比，我们的thermopotentiostat技术减少了两个数量级所需的计算时间。
2020-08-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Comprehensive Quantum Calculation of the First Dielectric Virial Coefficient of Water
本文综合量子效应与分子柔性，采用高精度势能、极化率和偶极矩面并结合 HITRAN2020 光谱数据，计算水及同位素异构体的第一介电维里系数，为湿度计量和介电常数建模提供边界条件。
2023-11-16 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
New Insights into the Dynamics of Zwitterionic Micelles and Their Hydration Waters by Gigahertz-to-Terahertz Dielectric Spectroscopy
水环境中大分子的千兆赫兹到太赫兹光谱提供了一种重要的方法来识别它们的全局和瞬态分子结构，以及直接评估氢键。我们报告的介电性能的两性离子十二烷基磷酸胆碱（DPC）胶束在水溶液中在很宽的频率范围内，从50 MHz到1.12太赫兹。介电弛豫谱揭示了分子水平上不同的极化机制，反映了DPC胶束-水相互作用的复杂性。我们将光谱解卷积为不同的组分，并将它们与有效介质近似相结合，以分离胶束在水中的精细过程。我们的测量结果表明，胶束内的DPC表面活性剂的头部基团的重定向运动，和两个层次的水化水壳，包括紧密结合和松散结合的水化水层。从DPC溶液中本体水的介电强度，我们发现，在DPC浓度高达400 mM时，水合壳中水的数量大致恒定在950 +/- 45个水分子/胶束，并且在此之后减少。在太赫兹频率下，采用有效介质近似，我们估计每个DPC胶束被310 +/- 45个水分子的紧密结合层包围，这些水分子的行为就像它们是胶束的组成部分一样。结合分子动力学模拟，我们确定，紧密结合的水是直接氢键的DPC的氧，而松散结合的水驻留在胶束原子的4埃。DPC胶束在太赫兹频率下的介电响应，第一次，关于胶束中最大规模，最低频率的集体运动的实验信息。
2016-09-24 cond-mat.soft physics.chem-ph
How Salt Solvation Slows Water Dynamics While Blue-Shifting Its Dielectric Spectrum
通过深度神经网络驱动的分子动力学模拟，研究揭示盐离子通过改变水分子取向有序性导致介电常数降低和吸收峰蓝移，同时第一阳离子溶剂化壳层内动力学减慢与粘度增加一致。
2025-05-09 cond-mat.other physics.chem-ph
Tests of Dielectric Model Descriptions of Chemical Charge Displacements in Water
静电溶剂化的介电模型被施加到描述电位的平均力在水中沿反应路径：a）形成一个氯化钠离子对; b）对称的SN 2交换氯在氯甲烷;和c）亲核攻击甲醛的氢氧阴离子。对于这些情况，模拟和XRISM结果可用于比较。模型预测的准确性从惊人到平庸不等。有人认为：a）介电模型是物理模型，即使是简单的和经验的; b）它们的成功表明二阶微扰理论是静电溶剂化的自由能的物理上合理的描述;以及c）介电模型的最严重的缺陷在于空腔体积的定义。因此，二阶微扰理论应用来完善的介电模型。这些介电模型没有试图评估填充效应的作用，但对于经典静电相互作用的溶剂化，介电模型有时表现得和更详细的XRISM理论一样好。
1994-04-01 chem-ph physics.chem-ph
Anomalously low dielectric constant of confined water
通过局部电容测量，发现受限在原子级平坦壁间的水存在极化极小的界面层，其面外介电常数仅约2，厚度为两到三个分子层，为界面水理论提供关键实验反馈。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
High-precision gigahertz-to-terahertz spectroscopy of aqueous salt solutions as a probe of the femtosecond-to-picosecond dynamics of liquid water
因为它对飞秒到皮秒之间发生的波动很敏感，所以千兆赫到太赫兹介电弛豫光谱可以为水最快速的分子间运动提供一个有价值的窗口。作为回应，我们已经建立了一个矢量网络分析仪介电光谱仪能够测量吸光度和折射率在这个频率范围内前所未有的精度。使用此来确定复杂的介电响应的水和盐水溶液从5.9 GHz到1.12太赫兹（我们提供的SI），我们已经获得了强大的新的约束理论的水的集体动力学。例如，虽然我们观察到的水的两个较慢的弛豫（8和1 ps）的盐依赖性很容易调和的建议，他们出现由于完全和部分氢键分子的旋转，分别，最快的弛豫（180 fs）的盐依赖性似乎很难调和其先前分配到单个氢键的解放。
2015-05-26 physics.chem-ph
Transverse wavevector dependent and frequency dependent dielectric function, magnetic permittivity and generalized conductivity of interaction site fluids. MD calculations for the TIP4P water
它表明，极性流体的相互作用网站模型的介电特性，可以在计算机实验中研究，不仅使用的电荷波动，但也相关对应于当前的移动电荷。该电流可以与广义动态极化相关联，或者被分离成电分量和磁分量。第一种方法处理与广义电导率相关的介电常数，而第二种方法导致分别描述极化和磁化波动的函数。最后一种方法只是计算相互作用点系统磁化率的源。利用分子动力学模拟，在很宽的波长和频率范围内，对TIP4P水模型的横波矢量和频率依赖的介电函数和磁化率进行了评估。我们表明，介电函数的横向部分可能会有很大的不同，从他们的纵向分量。这两种方法之间的关系进行了讨论，并在无限波长制度的静态介电常数的限制过渡进行了分析。还考虑了横向电磁波在TIP4P水中的传播。
1999-01-26 physics.chem-ph physics.comp-ph
Pressure-Induced Structural and Dielectric Changes in Liquid Water at Room Temperature
Temple University（天普大学）
研究在0.1至1000MPa压力范围内，利用深度神经网络分析液态水介电性质，发现介电常数随压力非线性增加，但Kirkwood相关因子下降，归因于压力导致的氢键网络结构畸变。
2025-02-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Isotopic Fingerprints of Proton-mediated Dielectric Relaxation in Solid and Liquid Water
Austrian Institute of Technology（奥地利技术研究所）；Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；University of Washington（华盛顿大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Hamburg University of Technology（汉堡工业大学）
研究通过交叉验证测量了冰和水四种同位素在1-10^5 Hz区域的介电弛豫同位素效应，发现H2O/D2O弛豫率比恒定，支持经典质子转移理论而非分子重取向。
2025-09-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Flexible model of water based on the dielectric and electromagnetic spectrum properties : TIP4P/$ε$ Flex
以红外光谱为实验数据目标，对TIP 4P/ $ε$进行了改进，在所有键上增加了谐振势U（r），在水分子中氢、氧原子形成的夹角上增加了谐振势U（θ）。分子的柔性使水分子能够在不同的温度和压力下改变其结构，并在大量液体中改变偶极矩的分布。这种分布有助于更好地再现刚性模型无法描述的实验数据。3位和4位的刚性水模型在描述所有实验性质时存在局限性，这是因为它不能反映不同热力学相周围的偶极矩分布情况。将新的柔性TIP 4P/ $ε$ Flex水模型与改进的TIP 4P模型和OPC模型进行了比较。
2020-12-08 cond-mat.soft physics.chem-ph
Unveiling the hidden reaction kinetic network of carbon dioxide in supercritical aqueous solutions
本文结合从头算分子动力学模拟与马尔可夫状态模型，揭示超临界水中本体及纳米受限下CO₂反应机制与动力学，发现石墨烯受限下CO₂溶解新路径及焦碳酸盐关键作用，为深部碳循环与CO₂封存提供新见解。
2024-04-22 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
Dielectric permittivity of aqueous solutions of electrolytes probed by THz time-domain and FTIR spectroscopy
尽管近二十年来在文献中发表了大量的论文，但液态水的基本模型仍然存在争议。我们已经测量了纯水和氯化物水溶液的介电常数在0.2至1.5太赫兹的范围内，我们已经发现，整体的介电行为可以令人满意地描述与两个单一的时间常数德拜函数的加权平均。这两种组分的重量已通过红外光谱分析获得，并与具有不同长程组织的两种水分子群体有关。由此产生的功能允许拟合的实验数据为纯水和溶液的氯化锂，氯化钾，氯化钠，氯化铯和预测的过量响应的高频率侧的松弛没有特设的校正项。这些发现表明，在常温常压下，液态水中存在两种流体。
2019-10-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dielectric response of confined water films: Insights from classical DFT
我们重新审视的问题，高极性的液体，如水的介电响应的限制在两个墙壁之间使用一个简单的双变量密度泛函理论，涉及数量和极化密度。在纵向极化的情况下，扰动场施加垂直的墙壁，我们表明，局部介电常数的概念，虽然在微观层面上定义不清，是有意义的，当一个粗粒化的典型尺寸的颗粒被引入。该方法使研究各种厚度的薄液体膜的有效介电响应与最近的实验[Fumagalli et al.，Science，2018，360，1339-1342]，并讨论界面介电常数的概念成为可能。我们认为，所观察到的性能作为板尺寸的函数，特别是非常低的介电常数的顺序为2-3测量的1 nm厚的薄板不突出任何特殊的性质的水，但可以恢复为一个通用的极性溶剂具有类似的粒径和相同的高介电常数。关于横向极化的情况下，扰动场是平行的墙壁，相关的有效介电常数作为板尺寸的函数达到批量样的值在更短的宽度比在纵向的情况下。
2023-02-07 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
Ion Pair Potentials-of-Mean-Force in Water
本文讨论了最近分子模拟和积分方程计算结果在水中碱卤离子对平均力势的应用。介电模型计算的实施，以检查这些模型产生的接触和溶剂分离的生理热力学条件下，在水中带相反电荷的离子的最小值的特征结构。最当前的分子水平信息的介电模型的结果的比较表明，介电模型不，但是，提供了一个准确的描述这些潜在的平均力。我们注意到，线性介电模型对应于一个杰出的溶质分子的过剩化学势的二阶热力学微扰理论的模式化实现。因此，对应于介电模型的分子理论是该过剩化学势的二阶热力学微扰理论。二阶，或波动，长期提出了一个技术计算问题的处理长程相互作用类似的一个出现在计算的溶剂的介电常数。有人争辩说，最重要的一步，为进一步发展的电介质模型将是一个单独的评估的一阶微扰项（相当于{ \it电位在零电荷}）中消失的电介质模型，但通常是非零的。半径和分子体积的参数化，然后应基于二阶微扰项单独。说明性的初步计算和讨论。
1994-05-09 chem-ph physics.chem-ph
Resolving the Nature of the Lowest-Frequency Raman Mode of Liquid Water
SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati（国际高等研究学院）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）
针对纯水最低频拉曼模式起源存疑的问题，采用从头算模拟计算GHz至THz范围低频拉曼光谱，发现转动与平动贡献同等重要，且内场等效应使转动分量异于介电光谱预期，明确了该模式的微观本质。
2025-11-18 physics.chem-ph
In-plane dielectric constant and conductivity of confined water
本研究利用扫描介电显微镜测量受限水的面内电学性质，发现少层受限水具有约1000的巨介电常数和接近超离子液体的高电导率，归因于无序氢键网络，对理解纳米尺度水行为至关重要。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Dielectric Saturation in Water from a Long Range Machine Learning Model
基于机器学习的神经网络潜力能够提供从头开始的预测，同时达到大的长度和时间尺度，通常限于经验力场。传统上，神经网络潜力依赖于原子环境的局部描述来实现这种可扩展性。这些局部描述导致短程模型忽略了极性液体中介电屏蔽等过程所需的长程相互作用。最近出现了几种方法，包括远程静电相互作用的神经网络模型，在这里，我们研究了这样一个模型的可转移性，自洽神经网络（SCFNN），它侧重于学习与远程响应相关的物理。通过学习基本的物理学，人们可以期望这样的神经网络模型至少应该表现出部分的可移植性。我们说明了这种可转移性建模介电饱和度的SCFNN模型的水。我们表明，SCFNN模型可以预测在高电场的非线性响应，包括饱和的介电常数，而无需训练这些高场强和由此产生的液体配置的模型。然后，我们使用这些模拟来检查核和电子结构的变化下的介电饱和。我们的研究结果表明，神经网络模型可以表现出超越线性响应机制的可转移性，并在正确学习相关物理学时做出真正的预测。
2023-01-17 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
On the accurate calculation of the dielectric constant and the diffusion coefficient from molecular dynamics simulations: the case of SPC/E water
在293 K下，研究了SPC/E水模型在不同系统尺寸的NVT系综中，外加轨道长度对静态介电常数和自扩散系数收敛性的影响.为了跟踪这些特性的收敛性，采用了6-8 ns的非常长的模拟时间。用D $_2$ O代替H $_2$ O，研究了温度依赖性和同位素效应.对极化SWM 4-DP模型进行了模拟，比较了不同电位模型的影响。径向分布函数和中子加权结构因子也进行了计算，他们被发现是不敏感的范围内的216-16000分子的系统大小的变化。另一方面，静态介电常数和扩散系数对所施加的轨迹长度、系统尺寸和计算方法相当敏感。因此，后一种性质不适合于评估和区分潜在的水模型。它清楚地表明，短于约6纳秒的轨迹是不够的，足够准确地确定该水模型的介电常数。
2010-09-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.chem-ph
Observation of exotic water in hydrophilic nanospace of porous coordination polymers
对多孔配位聚合物（PCPs）中水的基本认识不仅对它们在气体储存和分离等方面的应用具有重要意义，而且对探索纳米尺度空间中的限制效应也具有重要意义。在这里，我们报告了一个外来的水在精心设计的亲水性纳米孔的PCP的观察。单晶X射线衍射发现，纳米承压水具有有序的结构，这是冰的特征，但红外光谱显示了大量的断裂氢键，这是液体的特征。我们发现，它们的结构特性是非常相似的那些预测的固-液超临界水在疏水纳米空间在极高的压力。我们的研究结果不仅将开辟新的潜在应用的外来水在PCPs控制化学反应，但也实验系统，以澄清存在的固-液临界点。
2020-03-02 physics.chem-ph
Sign of the Casimir-Polder interaction between atoms and oil-water interfaces: Subtle dependence on dielectric properties
我们表明，惰性气体原子（溶解在水中）和油-水界面之间的Casimir-Polder能量是高度表面特异性的。不同的油既有排斥作用（如己烷），又有吸引作用（如甘油和环癸烷）。对于几种中间油（例如十六烷、癸烷和环己烷），在同一系统中可以发现吸引力和排斥力。在这些油-水界面附近的相互作用是排斥在非延迟的限制和转向吸引力在较大的距离作为延迟变得重要。这些高度表面特异性的相互作用可能在生物系统中发挥作用，其中表面可能或多或少地接近溶解的原子。
2012-06-07 cond-mat.soft physics.chem-ph quant-ph
Molecular-scale remnants of the liquid-gas transition in supercritical polar fluids
一个电子粗粒度的水模型揭示了一个持久的痕迹的液-气过渡深入到超临界区域。分子偶极的密度依赖性中的交叉由非质子化氢键的发生引起。交叉点与缩放区域中的Widom线重合，但进一步延伸，跟踪热容最大值，为“单相”流体中的液体和气体状状态点提供证据。该效应甚至存在于偶极极限模型中，这表明它对于在液相中表现出偶极增强的所有分子液体是常见的。
2015-08-05 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Diffusion-Oscillatory Dynamics in Liquid Water on Data of Dielectric Spectroscopy
A.M. Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院A.M.普罗霍罗夫普通物理研究所）；Physical Department, M.V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）
研究通过介电光谱数据揭示液态水的弛豫共振特性，提出基于粒子扩散的水结构模型，首次将直流电导率、德拜松弛和红外吸收峰联系起来，揭示水分子和离子的寿命特征。
2016-06-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Casimir effect with dielectric matter in salted water and implications at the cell scale
Centre of Excellence ENSEMBLE3, Sp. z o. o.（ENSEMBLE3卓越中心有限公司）；Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学物理研究所）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Laboratoire Kastler Brossel, Sorbonne Université, CNRS, ENS-PSL, Collège de France（索邦大学卡斯勒-布罗塞尔实验室（CNRS、ENS-PSL、法兰西学院））
研究盐水中的Casimir效应，发现电磁波动的普遍贡献在细胞内相关距离上主导非普遍贡献，揭示其在细胞尺度的重要影响。
2026-03-11 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
The effect of polymorphism on the structural, dynamic and dielectric properties of plastic crystal water: A molecular dynamics simulation perspective
我们采用基于TIP 4P/2005水模型的分子动力学模拟研究了最近报道的两种水的体心立方和面心立方塑性晶体相的局部结构、动力学和介电性质。我们的研究结果揭示了显着差异的本地取向结构和旋转动力学的水分子的两种多晶型。三角形和四面体序参量的概率分布表现出多模态结构，这意味着存在显着的局部取向不均匀性，特别是在面心立方相。计算的氢键统计和动力学提供了一个强烈的异质性和快速相互转换的本地取向结构网络在两个多晶型物的存在进一步的迹象。我们已经观察到一个受阻的分子旋转，更明显的体心立方相，这是反映了四阶勒让德重定向关联函数和角度范霍夫函数的衰减。然而，与塑性晶体相相比，分子旋转在高压液体中另外受到阻碍。所获得的结果也揭示了显着差异的多晶型物的介电性能，由于不同的偶极取向的相关性表征每个阶段。
2019-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Broadband Dielectric Spectroscopy on dry Poly(vinyl alcohol)/Poly(vinylidene fluoride) blends reinforced with Nano-Graphene Platelets at combined pressure and temperature
本文研究去除吸收水后干态聚乙烯醇/聚偏氟乙烯共混物在温度与压力耦合下的宽频介电谱，揭示极性水分子对涨落诱导隧穿电子输运的影响。
2025-05-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Experimental evidence of the ferroelectric phase transition near the $λ-$point in liquid water
本文研究了以\sim 3- 10 nm为孔径的聚合硅酸盐MCM-41为载体的纳米液态水样品的介电性能。本文报道了用介电谱法在25 Hz-1 MHz频率下直接测量介电常数的结果，并证明了在接近λ点的温度下，在大块过冷水中存在明显的铁电性质的二级相变。所提出的结果支持先前开发的极性液体现象学，因此建立其适用性，在液态水模拟实际现象。
2011-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Dielectric permittivity of water confined in stacks of charged lipid layers: extracting profiles from molecular dynamics simulations using a modified Poisson-Boltzmann equation
Université Claude Bernard Lyon 1, CNRS, Institut Lumière Matière（里昂第一大学，法国国家科学研究中心，光物质研究所）；UPR 22/CNRS, Institut Charles Sadron, Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学，法国国家科学研究中心查尔斯·萨德龙研究所）
本文提出一种修改的泊松-玻尔方程模型，用于研究水在带电脂层堆叠中的介电极化率剖面，揭示脱水导致的膜间吸引现象。
2025-09-12 cond-mat.soft physics.chem-ph
Collection efficiency of photoelectrons injected into near- and supercritical argon gas
光电子注入气态或液态等离子体是在弱电离体系中产生冷等离子体以研究电子输运性质的一种广泛应用的技术。我们报告的光电子注入到稠密的氩气的$T=152.7 $ K，接近临界温度$T_{c}\approx 150.9 $ K，和$T=200.0 $ K的收集效率的测量。高场数据与Young-Bradbury模型一致，与以前的测量低于$T_{c}$和在中间温度以上$T_c .$的有效的，密度相关的电子原子动量转移散射截面可以推导出来。然而，$T_{c}$附近的弱场数据显示出与理论模型的较大偏差。我们表明，在弱场的电子行为的影响，电致伸缩效应是唯一重要的临界点附近。
2012-10-09 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Electron affinities of water clusters from density-functional and many-body-perturbation theory
在这项工作中，我们评估的准确性的电介质依赖的混合密度泛函和多体微扰理论方法的电子亲和能的小水簇，包括氢键水二聚体和水六聚体异构体的计算。我们表明，多体微扰理论在G $_0$ W $_0$近似开始与介电依赖的混合泛函预测电子亲合势的集群在0.1 eV的耦合集群的结果与单，双，微扰三重激发。
2017-11-29 physics.atm-clus physics.chem-ph physics.comp-ph
How important is the dielectric constant in water modeling? Evaluation of the performance of the TIP4P/$\varepsilon$ force field and its compatibility with the Joung-Cheatham NaCl model
本研究评估了TIP4P/ε、OPC和TIP4P/2005水模型，发现TIP4P/ε与TIP4P/2005性能相当，且能准确预测介电常数，从而无需电荷缩放即可描述NaCl溶液密度。
2025-08-05 cond-mat.soft physics.app-ph physics.chem-ph
Gaussian field model for polar fluids as a function of density and polarization: toward a model for water
本文研究了一种简单的极性流体模型，即基于超密度和极化的高斯场模型。这是一个方便的框架来实现相关液体的介电性质，源于分子之间的纳米相关性。它允许研究密度和极化之间的耦合项对流体结构的影响。尽管这种模型的简单性，它可以捕捉到一些有趣的功能，如准谐振纵向介电磁化率或存在两个最大值的结构因子的响应函数的水。水的显式模型产生极高的计算成本和隐式模型有时不能正确处理静电相互作用。因此，高斯场论可能是描述水的一个有趣的替代方案。
2017-11-07 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
The Aqueous Solvation of Water: A Comparison of Continuum Methods with Molecular Dynamics
用两种方法计算了单个水分子在液态水中的溶剂化性质。在第一种方法中，水分子被放置在一个空腔中，溶剂被视为一个介电连续体。该模型通过使用DelPhi程序数值求解泊松方程进行分析。由此产生的溶剂化性质敏感地依赖于空腔的形状和大小。在第二种方法中，溶剂和溶质分子显式处理分子动力学模拟使用Ewald边界条件。当使用标准腔半径时，我们发现这两种方法预测的溶剂化自由能相差2千卡/摩尔。此外，介电连续介质理论假设溶剂的反应仅仅是通过重新调整其电矩线性与溶质的电场的强度;分子模拟的结果显示出重要的非线性效应。非线性溶剂效应通常有两种类型：介电饱和，由于溶剂-溶质氢键，和电致伸缩，由于静电相互作用的增加，溶质腔的减少。我们发现，如果定义在连续介质理论中使用的溶质腔的半径随着溶质的电荷而减小，
1994-03-15 chem-ph physics.chem-ph
Hydrogen-Bond Donor-Acceptor Imbalance in Low-Frequency Terahertz Water Spectra
University of Southampton（南安普顿大学）；The Abdus Salam Centre for Theoretical Physics（阿卜杜斯·萨拉姆理论物理中心）；National Research Council of Italy（意大利国家研究委员会）
研究液态水低频太赫兹光谱中氢键供体-受体失衡问题，用集体德拜弛豫加德鲁德-史密斯项表示介电函数，通过分子动力学模拟等方法，揭示其与核电子介电响应及氢键网络失衡的关系。
2026-07-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Highly coarse-grained polarisable water models for mesoscopic simulations
UKRI Science and Technology Facilities Council, STFC Daresbury Laboratory（英国研究理事会科学与技术设施委员会，STFC达尔斯伯里实验室）
本文提出了一种高粒度极性水模型，用于介观尺度的热力学和输运性质模拟，通过极化非极性nDPD水模型，评估其作为电介质的性能。
2026-04-16 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dependence of the dielectric constant of electrolyte solutions on ionic concentration - a microfield approach
我们提出了一种新的微场方法来研究水在电解质水溶液中的取向极化对盐浓度和温度的依赖性。该模型考虑了由于离子产生的电场引起的溶剂偶极子的取向，以及热波动的影响。该模型预测的介电函数依赖性的形式$\varepsilon(c)=\varepsilon_w-βL(3αc/β),\quadβ=\varepsilon_w-\varepsilon_{\rm ms}$，其中$L$是朗之万函数，$c$是盐浓度，$\varepsilon_w$是纯水的介电，$\varepsilon_{\rm ms}$是电解质溶液在熔融盐极限的介电，和$α$是总的过量极化的离子。的功能形式给出了一个非常准确的描述的介电常数的各种盐和广泛的浓度范围。
2016-07-01 cond-mat.other physics.bio-ph physics.chem-ph
Electric field inside a "Rossky cavity" in uniformly polarized water
均匀极化液体在溶质内部产生的电场受界面处液体偶极极化的强烈影响。我们表明，通过数值模拟，电“腔”内的水合非极性溶质场不遵循标准麦克斯韦的静电学的预测。相反，随着溶质尺寸的增加，溶质内部的场趋于洛伦兹虚腔预测的极限。标准范例失败，因为它依赖于由麦克斯韦电介质的边界条件确定的电介质界面处的表面电荷密度。相反，极性液体的界面携带表面偶极子的优先面内取向，从而实际上不产生表面电荷。由此产生的静电问题的边界条件不同于传统的配方，影响基于它们的微观和宏观领域。我们表明，腔场传播到一个理想的混合物的介电常数的显着差异相对较小的差异。混合物的介电增量与溶质浓度的斜率强烈依赖于在界面处实现的极化方案。在洛伦兹极化的情况下发现的更陡的斜率也意味着极化这种混合物的更高的自由能惩罚。
2011-07-06 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Determining the Dielectric Constant of Solid/Liquid Interfaces
本研究推导了固/液界面介电常数的解析公式，并通过振动和频光谱实验验证，填补了界面介电常数描述的关键空白。
2024-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Water Ice Compression: Principles and Applications
氧间排斥力对抗压缩，使可压缩性最小化。极化通过将非键态提高到费米能以上来扩大水冰的带隙和介电常数。研究进展表明，氢键和电子动力学耦合在揭示水冰核心物理和化学方面的有效性和重要性，这可能扩展到其他分子晶体，如含能材料。
2020-07-16 cond-mat.other physics.chem-ph
The refractive index and electronic gap of water and ice increase with increasing pressure
确定水在高压和高温下的电子和介电性质是了解超临界条件下水环境（例如地球内部）的物理和化学性质的必要先决条件。然而，压缩冰和水的光学测量仍然具有挑战性，并且通常的做法是假设它们的带隙与测量的折射率成反比，这与数百种材料的观察结果一致。在这里，我们报告从头算分子动力学和电子结构计算表明，水和冰的折射率和电子间隙增加与压力，至少高达30 GPa。微妙的电子效应，与带间跃迁的性质和压力下的带边本地化，是负责这种明显的异常行为。
2014-08-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Dipolar Poisson-Boltzmann Approach to Ionic Solutions: A Mean Field and Loop Expansion Analysis
我们研究了离子水溶液介电响应随离子强度的变化。盐对介电常数的影响是通过离子与偶极水分子之间的耦合来实现的。在平均场水平上，我们考虑了粒子的任何内部电荷分布。偶极自由度被添加到离子自由度，并导致泊松-玻尔兹曼（PB）方程的推广，称为偶极PB（DPB）。通过研究定点离子周围的DPB方程，得到了介电常数的封闭式公式。我们使用表征离子周围偶极子的水合壳的“水合长度”来表达介电常数，从而表达介电衰减的强度。DPB方程，然后检查三个额外的情况下：溶剂的混合物，极化介质和离子的有限大小。采用场论方法，我们扩大吉布斯自由能的一阶环展开和计算自洽的介电常数。对于纯水，偶极波动代表了一个重要的修正的平均场值和良好的协议与水的介电常数。对于离子溶液，我们预测分析依赖于离子强度在一个非线性的方式介电衰减。我们的预测很好地适合了大范围的浓度不同的盐，只使用一个适合的参数有关的离子和偶极子的大小。在低盐度下，介电常数与盐浓度呈线性关系，当离子强度大于1 μ M时，介电常数与盐浓度的线性关系有明显的偏离，这与实验结果一致。
2013-08-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
A molecular dynamics simulation of the abrupt changes in the thermodynamic properties of water after formation of nano-bubbles / nano-cavities induced by passage of charged particles
提出多尺度形式体系，通过分子动力学模拟揭示带电粒子穿过引发热尖峰导致纳米气泡形成与合并的机制，并引入成核时间延迟解释微气泡稳定性，预测其与FLASH超高剂量率及水发光光谱的关联。
2024-03-09 physics.bio-ph physics.chem-ph physics.comp-ph
The Dielectric Constant of Ionic Solutions: A Field-Theory Approach
我们研究的介电液体（例如水）的介电响应的变化时，盐被添加到溶液中。采用场论方法，我们扩大吉布斯自由能的一阶环展开和计算自洽的介电常数。我们解析地预测了介电衰减，它依赖于离子强度在一个复杂的方式。此外，水化壳的定性描述被发现，其特征在于由一个单一的长度尺度。我们的预测很好地适合了大范围的浓度不同的盐，只使用一个适合的参数有关的离子和偶极子的大小。
2012-01-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
