Size-Resolved Photoelectron Anisotropy of Gas Phase Water Clusters and Predictions for Liquid Water
我们报告的第一次测量的大小分辨光电子角分布的价轨道的水分子团簇与多达20个分子。一个系统的光电子各向异性的减少被发现的集群与多达5-6个分子，最显着的是，收敛的各向异性较大的集群。我们建议后者是一个本地的短程散射潜力，这是充分描述了一个单位的5-6个分子的结果。团簇数据和详细的电子散射模型被用来预测液态水的各向异性。合理的协议与实验液体射流数据。
2016-12-07 physics.chem-ph
Nuclear quantum effects in liquid water from path-integral simulations using an ab initio force matching approach
我们应用路径积分模拟，结合新的从头算水的潜力，研究核量子效应在液态水。由于直接从头算路径积分模拟在计算上是昂贵的，因此通过与基于密度泛函理论的分子动力学模拟的力匹配来参数化柔性水模型。由此产生的有效势提供了一个廉价的替代直接从头分子动力学模拟，并允许有效的模拟核量子效应。液态水在环境条件下的静态和动态特性和核量子效应，交换相关泛函和色散校正的作用进行了讨论，在再现液态水的实验性质。
2014-02-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Spin states of para-water and ortho-water molecule in gas and liquid phases
研究了水分子在气态和液态下的自旋自由度，为水自旋异构体的长期行为这一悬而未决的问题提供了合理的答案。所用的方法涉及到一个假设，即分子改变其自旋状态从一个纯态到一个混合的，当它们与某种吸附剂表面相互作用。运用了量子信息处理的一些模型和概念。
2009-09-23 physics.chem-ph quant-ph
Electron Scattering in Liquid Water and Amorphous Ice: A Striking Resemblance
缺乏准确的低能电子散射截面的液态水是一个重大来源的不确定性，在模拟辐射化学和生物学。使用现有的无定形冰散射截面缺乏液体数据已经讨论了几十年的争议。在这里，我们比较实验的液态水的光电发射数据与相应的预测使用无定形冰截面，解决争论的目的是在液态水和无定形冰的电子散射的差异。我们发现，对于高达几百电子伏的电子动能，液体和冰的散射特性非常相似。这里推荐的液态水的散射截面是无定形冰截面的延伸。在目前可用的实验数据的框架内，我们的工作回答了关于液态水中电子散射的最有争议的问题之一。
2020-05-19 cond-mat.soft physics.chem-ph
Entropy-driven liquid-liquid separation in supercooled water
20年前，Poole等人（Nature 360，324，1992）提出，过冷水的异常性质可能是由临界点引起的，该临界点终止了低密度水和高密度水的液-液分离线。在这里，我们提出了一个明确的热力学模型基于这个假设，它描述了所有可用的实验数据过冷水具有更好的质量和更少的可调参数比任何其他模型建议到目前为止。低温下的液态水被看作是两种具有不同熵和密度的分子结构的“无热溶液”。替代水的流行模型，其中液-液分离由能量驱动，在无热的双态水中的相分离由增加压力时的熵驱动，而临界温度由“反应”平衡常数定义。特别是，该模型预测的位置的密度最大值在一个接近恒定的分数（约0.12）的低密度结构的轨迹。
2017-08-11 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Comment on "Spontaneous liquid-liquid phase separation of water" by T. Yagasaki, M. Matsumoto and H. Tanaka, Phys. Rev. E 89, 020301 (2014)
Yagasaki等人从分子动力学轨迹中展示了冰的粗化，他们将其解释为液态水的两个不同的过冷相之间短暂共存的证据。我们指出，两种不同的液体，也没有证明在这个模拟研究的临界性。相反，所示的轨迹与其他人在早期作品中分析和预测的粗化行为一致。
2014-07-21 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Statistical mechanical theory of liquid water
Stony Brook University（石溪大学）；Laufer Center for Physical and Quantitative Biology, Stony Brook University（石溪大学劳弗物理与定量生物学中心）
本文提出Cage Water统计物理模型，通过三种键合状态（范德华、成对氢键和多体协同笼状氢键）解释水的热物理异常，包括液-液过冷转变。
2025-05-10 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Balancing Local Order and Long-Ranged Interactions in the Molecular Theory of Liquid Water
在计算机模拟TIP3P液态水模型的基础上，对液态水的分子理论进行了识别和研究。这一理论对于分子间相互作用在有限空间范围外消失的液态水模型是精确的，因此为研究更长范围的分子间相互作用的影响提供了精确的分析工具。我们展示了如何通过准化学理论引入局部秩序。长程相互作用的特点一般是结合能的条件分布，这种提法被解释为一个正规化的原始统计热力学问题。这些结合能分布的液态水被观察到是单峰的。高斯近似提出的是非常成功的预测吉布斯自由能和摩尔熵的液态水，通过比较判断与数值精确的结果。剩下的差异是微妙的定量问题，对区分水和许多其他液体的热力学性质有重要影响。液态水的基本微妙之处在于几种效应的竞争，为了得到真实的结果，必须在数量上加以平衡。
2007-07-07 physics.bio-ph physics.chem-ph
Ephemeral ice-like local environments in classical rigid models of liquid water
尽管在过去的50年里做出了巨大的努力，但水的模拟仍然面临着重大的挑战和悬而未决的问题。在室温和压力下，水分子的集体分子相互作用和动力学可以形成局部结构排列，这些排列对于分类来说是不平凡的。在这里，我们采用了一种基于原子位置平滑重叠（SOAP）的数据驱动方法，使我们能够比较和分类广泛使用的经典模型如何代表液态水。宏观上，所得到的结果是合理的水热力学观测值的基础上。在微观上，我们直接观察到如何瞬态冰状有序环境可能动态/统计地形成在液态水，甚至在冻结温度以上，通过比较SOAP光谱不同的冰结构与模拟的液体系统。这证实了最近的从头计算为基础的计算，但也揭示了如何出现短暂的局部冰状环境中的液体水在室内条件下可以捕获的经典水模型。
2022-04-14 cond-mat.soft physics.chem-ph
Dissociation of Liquid Water on Defective Rutile TiO2 (110) Surfaces Using Ab-Initio Molecular Dynamics Simulations
为了全面了解水在TiO 2表面解离的热力学和动力学，采用从头算分子动力学模拟研究了水与金红石型TiO 2（110）表面的反应.结果表明，水在金红石（110）表面上的自由能垒（~ 4.4kcal/mol）过高，不可能在低温下自发离解。金红石（110）表面最稳定的氧空位（Vo 1）不能促进水的解离，而其他不稳定的氧空位能显著提高水的解离速率。这与一般理解相反，即Vo 1缺陷是水解离的活性位点。此外，我们发现，水的解离是一个放热反应，这表明，解离状态的吸附水是有利的，无论是完美的和有缺陷的金红石（110）表面。水的解离吸附也可以增加TiO 2的亲水性。
2018-03-28 physics.chem-ph
Distinct signature of two local structural motifs of liquid water in the scattering function
液体通常在冷却时变得更加有序。然而，这是一个长期存在的争论是否这种结构有序的液态水发生连续或不连续：连续与混合物模型。本文通过对三种流行的水模型的计算机模拟和对最近的散射实验数据的分析，指出在水的结构因子中，存在两个重叠的峰隐藏在表观的“第一衍射峰”中，其中一个峰对应于普通液体中相邻的O-O距离，另一个峰对应于四面体结构中密度波的最长周期。这明确地证明了两种局部结构基序的共存。我们的发现不仅为解决长期存在的关于水结构的争议提供了关键线索，而且还可以通过实验获得液态水结构有序的程度和范围。
2019-08-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Field-Induced Tunneling Ionization and Terahertz-Driven Electron Dynamics in Liquid Water
液态水在环境温度下显示出超快的分子运动和伴随的非常强的电场的波动源自偶极H2O分子。我们表明，这种随机的分子间场诱导隧道电离的水分子，这成为不可逆的，如果外部太赫兹（THz）脉冲施加一个额外的定向电场的液体。时间分辨的非线性太赫兹光谱图电荷分离，运输和本地化的几个皮秒的时间尺度上释放的电子。高度极化的局域电子改变了水的太赫兹吸收光谱和折射率，这是高度非线性响应的表现。我们的研究结果表明，如何相互作用的局部电场波动和外部电场允许在水溶液系统中的转向电荷动力学和介电性能。
2020-08-24 physics.chem-ph
Structural, Electronic, and Dynamical Properties of Liquid Water by ab initio Molecular Dynamics based on SCAN Functional within the Canonical Ensemble
采用SCAN元-GGA泛函近似，对正则系综中的液态水进行了从头算分子动力学（AIMD）模拟，并与GGA水平的PBE泛函和包含PBE泛函的Tkatchenko-Scheffler van der Waals（vdW）色散修正的结果进行了系统的比较.我们分析了液态水的各种性质，包括径向分布函数，氧-氧-氧三重态角分布，四面体，氢键，扩散系数，环统计，态密度，带隙和偶极矩。我们发现，扫描功能通常是更准确的比其他两个功能的液态水，不仅捕获的中程VDW相互作用，但也减轻了PBE模拟中规定的过于强大的氢键。我们还比较了基于扫描的AIMD模拟的结果在典型的等温等压合奏。我们的研究结果表明，SCAN提供了一个可靠的描述大多数结构，电子和动力学性质的液态水。
2018-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Experimentally Probing the Libration of Interfacial Water: the Rotational Potential of Water is Stiffer at the Air/Water Interface than in Bulk Liquid
液态水的大多数性质是由它的氢键网络决定的。因为形成水界面需要终止该网络，所以人们可能期望界面水的分子水平性质与本体水显著不同。有趣的是，许多先前的实验和理论工作已经发现，从它们的时间平均结构和皮秒结构动力学的角度来看，在空气/水界面处的氢键结合的OH基团与在大量液态水中的氢键结合的OH基团的行为相同。在这里，我们报告的第一个实验观察界面水的天平动（即受抑旋转）使用基于激光的技术振动和频光谱。我们发现这种模式的频率为834 cm $^{-1}$，比相同温度下的散装液态水高$\approx 165$ cm $^{-1}$，与散装冰相似。由于振动频率与水的旋转势的刚度成比例，因此这种增加表明在空气/水界面处终止本体水的氢键网络的一个效果是阻碍水围绕完整的氢键的旋转。由于在散装液态水的天平动起着关键作用，在稳定反应中间体和耗散多余的振动能量，我们希望能够探测这种模式在界面水在水界面的非均相反应的动力学打开新的视角。
2017-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nature of proton transport in a water-filled carbon nanotube and in liquid water
用从头算路径积分分子动力学（PIMD）方法研究了质子在液态水和碳纳米管中的输运。在每种情况下，当量子核效应（QNEs）被占观察到的无势垒质子转移。这两个系统之间的关键区别在于，在纳米管中，通过水分子的有利预对准来促进简易PT，而在本体液体中，在PT之前需要水溶剂重组。量子过剩质子在几个相邻的水分子上离域，以及不同水合状态之间的连续相互转换，这表明，与液态水一样，限制下的水合质子最好描述为流动缺陷，而不是任何单独的理想化水合状态，如Zundel，Eigen或所谓的线性H7O3+复合物。这些发现突出了QNE在中等强度氢键（HB）中的重要性，并解释了为什么H+通过纳米通道的扩散受到的阻碍比其他阳离子少得多。
2014-04-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Recent achievements in ab initio modelling of liquid water
新开发的第一性原理建模技术应用于液态水，加深了我们对其不寻常的宏观性质和行为的微观起源的理解。在这里，我们回顾了两个新的从头计算方法：第二代Car-Parrinello分子动力学和基于绝对定域分子轨道的分解分析。我们表明，这两种方法相结合，不仅使从头计算分子动力学模拟以前无法访问的时间和长度尺度，但也提供了前所未有的洞察水分子之间的氢键的性质。我们讨论了最近的应用这些方法的水团簇和散装水。
2013-03-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Observation of intermolecular Coulombic decay in liquid water
我们报告的第一个观察分子间库仑衰变（ICD）在液态水的内价电离。通过将单色化的桌面高次谐波源与液体微射流相结合，我们记录了在两个光子能量下的电子-电子符合光谱，其识别ICD电子，以及来自液态水的2a 1内价带的光电子。我们的研究结果证实了ICD作为大量液态水中低能电子来源的重要性，并为模拟被认为在水环境中主导辐射损伤的慢电子的速度分布提供了定量结果。
2022-02-21 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Importance of nuclear quantum effects on the structure of supercooled water around its liquid--liquid critical point
Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)（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）；Paderborn University（帕德博恩大学）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）
研究通过比较经典分子动力学和路径积分分子动力学模拟，探讨核量子效应如何影响超冷却水液-液相变的结构特征。
2026-05-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Reverse Monte Carlo modeling of liquid water with the explicit use of the SPC/E interatomic potential
反向蒙特卡罗模拟液态水，一个中子和一个X射线衍射数据集的基础上，也适用于最流行的原子间的潜力，SPC/E，水，已执行。SPC/E水分子的严格刚性几何必须稍微放松，以便能够产生与两组实验数据的良好拟合。在最终的颗粒配置，规则形状的水分子和直氢键角被发现是一致的衍射结果。它已被证明，明确使用RMC中的原子间相互作用势在未来的水和水溶液的结构建模中发挥作用。
2017-01-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Cavity molecular dynamics simulations of liquid water under vibrational ultrastrong coupling
我们用经典的分子动力学模拟模拟了液态水的强振动耦合（VSC）和超强耦合（V-USC）。当腔模与液态水的O-H伸缩模共振耦合时，红外光谱出现不对称拉比分裂。根据腔模式的频率，下极化激元（LP）可以相对于上极化激元（UP）被抑制或增强。此外，尽管在垂直超临界和垂直超临界下水分子的静态性质和平移扩散没有发生变化，但我们发现H $_2$ O分子的取向自相关函数发生了变化，特别是在垂直超临界下，这可能在基态化学中发挥作用.
2020-06-10 physics.chem-ph physics.optics
Temperature-independent non-linear terahertz transmission by liquid water
液态水是研究最多的物质之一，但它的许多性质很难合理化。水的独特性源于氢键分子的动态网络，其弛豫时间常数约为1皮秒。太赫兹场在皮秒时间尺度上振荡，天生适合研究水。非线性太赫兹光谱学的最新进展揭示了来自水的大信号，这些信号已经用不同的，有时是相互竞争的理论模型来解释。在这里，我们表明液态水在~1 THz的非线性透射率在21 °C和4 °C下是相等的，因此表明最合适的微观模型应该弱依赖于温度。在迄今为止提出的不同机制中，氢键水分子的共振重定向可能是最适合描述所有现有实验结果的机制。
2022-11-05 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
Isobaric first-principles molecular dynamics of liquid water with nonlocal van der Waals interactions
我们研究了液态水在接近环境条件下的结构特性，使用第一性原理分子动力学模拟的基础上增加了非局域范德华相互作用的半局域密度泛函。所采用的计划提供了模拟液态水的优势，在基本相同的计算成本的标准半局部泛函。应用到水二聚体和冰Ih，我们发现，氢键的能量只有轻微的增强相比，一个标准的半局部功能。我们模拟液态水通过分子动力学在NPH统计合奏允许系统密度的波动。液体的结构偏离发现与半局部功能导致更紧凑的结构安排。这表明氢键相互作用的方向性与整体吸引力相比具有减弱的作用，正如当考虑分散相互作用时所预期的那样。这是证实通过详细的分析，包括研究的部分径向分布函数，各种地方秩序指数，氢键网络，和自扩散系数。范德华相互作用的显式处理导致液态水的整体改进的描述。
2016-07-28 cond-mat.soft physics.chem-ph
Topological origin of peak splitting in the structure factor of liquid water
Inorganic Chemistry Laboratory, Department of Chemistry, University of Oxford（牛津大学化学系无机化学实验室）；CNR-Istituto dei Sistemi Complessi（意大利国家研究委员会复杂系统研究所）；Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma La Sapienza（罗马第一大学物理系）
研究揭示液态水结构因子峰分裂源于氢键网络的拓扑特征，通过原子模拟证明5-8元环对双峰散射信号的贡献。
2026-01-09 cond-mat.soft physics.chem-ph
Liquid Water through Density-Functional Molecular Dynamics: Plane-Wave vs Atomic-Orbital Basis Sets
我们确定和比较结构，动力学和电子性质的液态水在附近的环境条件下，通过密度泛函分子动力学模拟，当使用平面波或原子轨道基组。在这两个框架中，电子结构和原子力的自洽确定在同一理论方案的基础上的非局部密度泛函占范德华相互作用。在这两个框架内实现的液态水的整体性质是非常一致的。因此，我们的研究支持平面波或原子轨道基组的实现产生等效的结果，可以不加区别地用于液态水或水溶液的研究。
2016-07-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Two-state thermodynamics of the ST2 model for supercooled water
ST 2模型的热力学性质的过冷液体水表现出类似于在真实的水观察到的异常。这些异常现象的一个可能的解释是存在一个亚稳态的，由临界点终止的液-液转变。这种现象，其可能存在于真实的水是目前许多实验工作的主题，已经明确地证明了这个特定的模型，最新的模拟。在这项工作中，我们再现了两个版本的ST 2模型的状态方程描述水作为一个非理想的“混合物”的两种不同类型的本地分子秩序的异常。我们表明，在ST 2水的液-液转变是能量驱动的。这与另一种流行的模型mW相反，在mW中，两种替代的局部分子顺序的混合的非理想性是熵驱动的，并且不足以强到诱导液-液转变。
2014-02-17 cond-mat.stat-mech physics.chem-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
Local order of liquid water at the electrochemical interface
我们用\emph{ab initio}分子动力学模拟研究了液态水与Pd和Au（111）表面接触时的结构和动力学.我们的结果表明，这两种金属的界面处的水的结构是非常不同的。对于Pd，我们观察到形成两个不同的领域的优先方向，与相反的净界面偶极子。这两个域中的一个域具有很大程度的面内六方有序。对于Au，存在没有面内有序的单畴。对于这两种金属，在界面处的液态水的结构强烈依赖于分散力的使用。在Pd中观察到的结构域的起源与水/水和水/金属相互作用之间的相互作用有关。这种效应强烈地依赖于在界面处发生的电荷转移，并且这不是由现有技术的半经验力场模拟的。
2014-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Electronic Structure of Liquid Water and a Platinum Surface
采用多体微扰理论在G-$_0$-W-$_0$近似下计算了由$ab~ initio$分子动力学产生的液态水/Pt（111）界面上的分子轨道能级排列。分子轨道能级取决于H $_2$ O分子在液体内相对于表面的位置和它们的局部键合环境的细节。标准的密度泛函理论计算与多体微扰理论预测的能级排列在性质上不一致。
2014-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Gaussian Models for the Statistical Thermodynamics of Liquid Water
高斯分布的结合能，但有条件利用一般可用的信息包装在液体中，提供了一个热力学理论的液态水的结构不明确，分子现实，令人惊讶的准确。对这个高斯模型的涨落贡献的否定产生了产生无用结果的平均场论。一个改进，占尖锐比高斯行为在高结合能识别的贡献，从离散数量的水分子，并允许一个自然匹配的数值精确的结果。这些高斯模型，这可以被理解为有力的简化准化学理论，适用于水的环境中的效用的结构模型的基础上的几何考虑水氢键尚未建立。
2006-08-21 physics.bio-ph physics.chem-ph
Cooperation and Environment Characterize the Low-Lying Optical Spectrum of Liquid Water
用子系统含时密度泛函理论分析了液态水的光谱。我们对几个重要的（迄今为止难以捉摸的）特征提供了简单的解释。由于每个水分子周围的无序环境，液体的联合态密度比蒸汽的要宽得多。这导致了Urbach尾的红移。由第一溶剂化壳层提供的限制效应是第一吸收峰与蒸气相比发生蓝移的原因。此外，我们还描述了多体激子效应。这些极大地影响了低频下的光谱权重，对折射率的贡献很小但很大。
2017-06-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The Putative Liquid-Liquid Transition is a Liquid-Solid Transition in Atomistic Models of Water, Part II
本文扩展了我们早期对过冷水模型的密度和结晶序参量的自由能函数的研究，这使我们能够研究两种不同亚稳液相的可能性[J. Chem. Phys. 135，134503（2011）和arXiv：1107.0337v2]。计算了几种不同原子模型的低温可逆自由能表面：mW水，TIP 4P/2005水，SW硅和ST 2水，其中最后一个比较了三种不同的长程力处理。在每种情况下，我们表明，有一个稳定的或亚稳的液相，有一个冰状的晶体相。在这些系统中的结晶的时间尺度远远超过那些在过冷亚稳液体的结构弛豫。我们展示了这种在时间尺度上的广泛分离如何产生低温液-液转变的错觉。两个不同的液相的亚稳性的现象，实际上是粗化的有序的冰状相，我们阐明使用分析理论和计算机模拟。对于后者，我们描述了强大的方法计算可逆的自由能表面，我们认为静电边界条件的影响。我们表明，模型和边界条件的合理改变不会对这些系统的低温相行为产生质的变化，而只是状态方程的微小变化。另一方面，我们表明，改变采样时间尺度可以产生大的和定性的非平衡效应。最近的报告中的证据的液-液临界点在计算机模拟过冷水被认为是在这个光。
2013-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Are there Helium-like Protonic States of Individual Water Molecules in Liquid H2O?
是否有迹象表明，液态水中的单个H2O分子可以失去它们的弯曲结构，即质子放弃了它们的刚性角相关，并且在很大程度上表现出不相关性，类似于氦基态中的电子？与液态水的双态图像一致，这将允许四配位和球形水分子在液体中热共存。在XY ~ 2型受限三原子的Hooke-Calogero模型中，能量较低的零轨道动量态在无约束时是弯曲的，当约束强度f增大时，零轨道动量态可以变为类氦态。对于各个状态，这发生在不同的f值处。事实证明，在f = 2.79时，弯曲态和类氦态可以热共存。为了更精确地描述类氦角关联，给出了氦原子基态电子边缘关联的最大熵估计。关键词：液态水，分子结构，惰性气体，禁闭，两态理论，非玻恩-奥本海默波函数
2015-12-16 cond-mat.other physics.chem-ph
Water above spinodal
液体旋节线是水热力学的基石，长期以来一直与隐藏在均匀成核极限后面的难以捉摸的液-液临界点一起讨论。这激发了许多试图解释水异常的情景。尽管最近的突破性实验消除了几个thous方案，我们缺乏一个工具来定位的旋节和液-液临界点。我们结合著名的Speedy方程和液-液临界点构建了一个独特的状态方程，以消除该缺陷并回顾这些解释。第一次，提出的状态方程独立地描绘了在液-液临界点的存在下的旋节线，并表明水异常的解释的基础上重新进入的旋节线是无效的，这个功能（重新进入旋节线）是唯一预测的基础上弯曲的密度表面所造成的第二个临界点的存在。然而，仅用临界点不足以解释水的密度面的形状。在新的方程中，氢键协同作用是重要的，迫使临界点存在于零温度之外。再加上越来越多的证据，在正压力下的均匀成核极限后面的压缩性最大值的存在，调查结果几乎排除了所有的解释水异常，除了在正压力下的液-液临界点的存在。最后，对热容的广泛研究表明，两个主要的实验热容数据集之间存在深刻的分歧，并确定了更准确的数据集。
2020-03-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Strong Anisotropy in Liquid Water upon Librational Excitation using Terahertz Laser Fields
由于旋转激发能通过氢键网络的超快耗散，跟踪均匀液体中水分子的激发是具有挑战性的。在这里，我们展示了强大的瞬态各向异性的液态水通过librational激发使用单色泵浦探测实验在12.3太赫兹。我们推导出chi ^3的三阶响应，比以前报道的光学范围内的值高出三个数量级。使用一个理论，取代非线性响应与材料响应性能服从分子动力学模拟，我们表明，旋转阻尼运动的水分子在振动带共振驱动在这个频率，这可以解释增强的各向异性的液体由外部太赫兹场。通过添加盐（MgSO4），水合水反而由离子的局部电场主导，导致可以被THz脉冲动态扰动的水分子的减少。
2020-06-09 physics.chem-ph physics.optics
Ultrafast Liquid Water Transport Through Graphene-Based Nanochannels Measured by Isotope Labelling
石墨烯基层压材料，具有通过简单地将石墨烯薄片堆叠在一起形成的超长和曲折的纳米胶囊，在过滤和分离方面具有很大的前景。然而，液态水跨膜渗透的信息是缺乏的，这是最基本的问题，并在溶液为基础的质量传输至关重要。在这里，同位素标记的基础上，我们调查的液体水运输通过石墨烯基纳米胶囊在没有外部静水压力。液态水在石墨烯纳米通道中的扩散系数比在亚微米聚合物通道中的扩散系数大4~5个数量级。当将离子溶解在源中时，离子通过石墨烯通道的扩散系数与水处于相同的数量级，而离子扩散比水快，这表明离子主要通过快速水流传输，并且离子与纳米毛细管壁之间的微妙相互作用也在加速离子传输中起作用。
2015-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Revealing excess protons in the infrared spectrum of liquid water
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）；Universität Stuttgart（斯图加特大学）
研究通过光谱权重分析，揭示液态水中短寿命离子在红外光谱中的指纹，发现质子过剩现象，表明液态水在飞秒化学中具有有效离子液特性。
2020-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Solvent-mediated interactions between nanostructures: from water to Lennard-Jones liquid
溶剂介导的相互作用产生于复杂的机制，取决于溶质的结构，其润湿性能和液体的性质。虽然许多研究都集中在前两个影响，在这里，我们比较了水和Lennard-Jones液体的结果，以揭示溶剂介导的相互作用在多大程度上是普遍的液体的性质。除了液体的影响，结果与经典的密度泛函理论和蛮力分子动力学模拟，使我们能够对比这两种数值技术。
2018-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Minimal microscopic model for liquid polyamorphism and water-like anomalies
本文提出一个最小微观模型，通过允许二元晶格模型中两组分相互转化为单组分流体，揭示了液-液相变与热力学反常等相行为，为过冷水及多晶型液体提供了统一理论框架。
2021-09-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Quantifying the liquid-liquid transition in cold water/glycerol mixtures by ih-RIDME
本研究利用新型EPR技术ih-RIDME量化冷冻水/甘油混合物相变后的摩尔组成，发现相组成几乎不受同位素平衡影响，并重新审视了玻璃化转变数据，展示了该技术在研究自旋标记大分子溶剂化壳层方面的潜力。
2025-09-10 cond-mat.soft physics.chem-ph q-bio.BM
Local Structure Analysis in $Ab$ $Initio$ Liquid Water
在密度泛函理论的框架内，精确的交换和非局部范德华/色散（vdW）相互作用的列入是至关重要的预测周围的液态水的微观结构，定量地同意与实验。在这项工作中，我们已经使用的局部结构指数（LSI）序参量分析的局部结构，在这样的高精度$ab$ $initio$液态水。在环境条件下，LSI的概率分布，P（$I$），是单峰的，大多数水分子的特点是更无序的高密度样的局部环境。去除热激发后，在固有势能面（IPES）中得到的双峰P（$I$）表现出高密度和低密度分子之间的3：1比例，后者在主要群体中形成小的连接簇。通过考虑空间相关性和氢键网络拓扑$among$水分子具有相同的LSI身份，我们证明了实验观察到的低密度（LDA）和高密度（HDA）的冰的无定形相的签名是存在于周围的液态水的IPES。LSI自相关函数的分析揭示了$\sim$ 4 ps的持续时间-这一发现与自然热波动是负责这些不同但短暂的局部水环境之间的过渡在周围液态水的事实相一致。
2015-02-27 cond-mat.soft physics.chem-ph
Roles of liquid structural ordering in glass transition, crystallization, and water's anomalies
液态是物质的基本和本质状态之一，但由于高密度导致的多体关联和缺乏长程序，对液态的物理理解远远落后于其他状态，如气体和固体状态。液体科学中重要的开放问题包括玻璃化转变、结晶和水的反常现象。奥斯汀·安吉尔对这些问题做出了巨大贡献，并提出了许多具有根本重要性的新概念。在这篇文章中，我们回顾了这些概念如何影响我们的工作液体物理，重点是液体结构有序的玻璃化转变，结晶和水的异常的作用。
2022-01-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.chem-ph
Nanoparticle enhanced evaporation of liquids: A case study of silicone oil and water
蒸发是一种基本的物理现象，其中许多具有挑战性的问题仍然没有答案。液体的强化蒸发在某些场合具有巨大的实际意义。在这里，我们报告了通过分散纳米颗粒（包括CaTiO 3、TiO2和金红石TiO 2）来增强几乎永久稳定的硅油的蒸发。研究结果对纳米颗粒强化蒸发的原子级机理研究以及石油污染治理和污水回用的蒸发控制技术的探索具有一定的启发意义。
2012-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Molecular interpretation of the non-Newtonian viscoelastic behavior of liquid water at high frequencies
利用经典的和从头计算的分子动力学模拟，我们计算了纯水和水-甘油混合物的频率依赖性剪切粘度。与最近的实验一致，我们发现在太赫兹制度的牛顿流体行为的偏差。基于Maxwell模型的扩展，我们引入了一个粘弹性模型来描述所观察到的纯水粘度谱。我们发现四种弛豫模式的频谱，我们归因于i）氢键网络拓扑结构的变化，ii）氢键的水对的伸缩振动，iii）集体振动的水分子三重态，和iv）librational激发的单个水分子。我们的模型定量描述了液体水的粘弹性响应在短时间尺度上，通过牛顿流体模型的流体动力学描述打破。
2020-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
