Experimentally Quantifying Anion Polarizability at the Air/Water Interface
空气/水界面上的阴离子从水溶液中的吸附控制着大气中重要的非均相化学，并且被认为具有与更一般地在疏水界面处的阴离子吸附类似的物理性质。虽然在过去的20年里，大量的理论和实验工作已经表明，大的，可极化的阴离子的吸附是有利的，确定吸附的极化率的作用已被证明是令人惊讶的挑战。简单的物理模型表明，不可极化的阴离子不会吸附，但吸附的趋势是很难合理化的基础上极化和在一些理论方法中观察到的吸附没有改变阴离子极化。由于没有界面阴离子极化率的实验研究，这些结果的一个可能的解释是，理论描述遭受系统误差。在这项研究中，我们使用界面特定的非线性光学光谱提取的光谱响应的界面ClO $_{4}^{-}$阴离子。我们发现：（i）由于溶剂化各向异性，界面环境诱导了阴离子对称性的破坏;（ii）拉曼退偏比，ClO $_{4}^{-}$的极化率张量随核位置变化的两个分量的变化之比，$>2\times$大于其在相邻体相中的值，并且与界面浓度有关，以及（iii）使用简单的理论描述，我们发现我们测量的去极化率的变化与表面电位和张力的已知变化一致，而本体ClO $_{4}^{-}$浓度变化很小。界面阴离子极化率不同于本体的概念，并且这种极化率取决于覆盖率，在空气/水界面处的离子的任何当前理论处理中都不考虑。
2017-11-03 physics.ao-ph physics.chem-ph
Dissociative electron attachment to the H2O molecule. I. Complex-valued potential-energy surfaces for the 2B1, 2A1, and 2B2 metastable states of the water anion
我们提出的计算结果定义全球，三维表示的复值势能面的双峰B1，双峰A1，和双峰B2亚稳态的水阴离子的物理过程的基础上的解离电子附着到水。共振能量的实部由在限制的希尔伯特空间中进行的构型相互作用计算获得，而能量的虚部（宽度）由复杂的Kohn散射计算获得。由于在2A1和2B2表面之间存在圆锥形相交，因此在2A1和2B2表面上进行diabatization。我们讨论的影响，构造的势能面的形状将有后的核动力学的解离电子附着到水。这项工作最初出现在Phys Rev A 75，012710（2007）中。已在此处更正了出版版本中的排版错误。
2007-09-28 physics.chem-ph
Importance of self-interaction-error removal in density functional calculations on water cluster anions
水簇阴离子中过量电荷的精确描述对于标准半局域和（全局）混合密度泛函近似（DFAs）具有挑战性。使用最近的酉不变的Perdew-Zunger自相互作用校正（SIC）方法使用费米-Löwdin轨道的实施，我们评估自相互作用误差的影响与本地自旋密度近似（LSDA），Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）广义梯度近似，和强约束和适当赋范（SCAN）元GGA泛函的水团簇阴离子的垂直脱离能。我们的结果表明，相对于参考CCSD（T）值的异构体的相对能量，未校正的SCAN泛函有最小的偏差为21 meV，优于MP2方法。SIC-SCAN的性能与MP2的性能相当，并且优于SIC-LSDA和SIC-PBE，但它颠倒了水六聚体阴离子的两个最低异构体的顺序。消除自相互作用误差（SIE）后，LSDA、PBE和SCAN方法过度束缚多余电子的倾向得到纠正，由相应阴离子和中性团簇的总能量差得到的水团簇阴离子垂直脱离能（VDE）得到明显改善，优于杂化B3 LYP方法，但低于MP2方法的精度.去除SIE后，额外电子本征值的位置有了很大的改善，SIC后最高占据本征值的负值为VDE提供了一个很好的近似，特别是对于SIC-PBE，其相对于CCSD（T）的平均绝对误差仅为17 meV，是本工作中比较的所有近似中最好的。
2020-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Computational studies on the behaviour of anionic and nonionic surfactants at the SiO$_{2}$ (silicon dioxide)/water interface
进行了分子动力学模拟，以研究接近SiO $_{2}$（二氧化硅）表面的阴离子（十二烷基硫酸钠，SDS）和非离子（脱水山梨醇单油酸酯，SPAN 80）表面活性剂的行为。模拟结果表明，水层首先吸附在表面上，然后表面活性剂附着在该层。此外，据观察，靠近表面的水的行为影响表面活性剂的吸附，因为在SiO $_{2}$表面上与SDS分子形成半球形胶束，而与SPAN 80分子形成圆柱形胶束。胶束的吸附进行的结构特性（密度分布和角分布）和动力学行为（扩散系数）的系统。最后，它也表明，一些水分子内部移动的固体表面，并位于特定的网站的固体表面。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Quasi-Chemical Theory for Anion Hydration and Specific Ion Effects: Cl$^-$(aq) \emph{vs.} F$^-$(aq)
阴离子水合作用除了对阴离子的H-键贡献外，还受到相邻水分子之间的H-键贡献的影响。这种情况可能导致化学简单的簇如（H $_2$ O）$_n$ Cl $^-$的竞争结构和非谐振动运动。准化学理论从孤立离子-水分子团簇的电子结构出发，将水合自由能分为内壳层和外壳层贡献，为研究阴离子水合的复杂性提供了一个通用的统计力学框架。本研究利用原子中心基组和密度矩阵传播（Atom-centered basis sets and density-matrix propagation）工具对孤立的（H $_2$ O）$_n$ Cl $^-$团簇进行动力学计算，以解释非谐性。比较单水合F $^-$和Cl $^-$簇，典型的OH-键捐赠的阴离子发生F $^-$，而Cl $^-$簇表现出更灵活，但偶极主导的配体和离子之间的相互作用。预测的Cl $^-$ - F $^-$水合自由能差与实验吻合良好，这是解决离子通道中Hofmeister排名和选择性等问题的重要理论步骤。
2019-07-17 physics.chem-ph
Water mediated Electron Attachment to Nucleobases: Surface-bound vs Bulk Solvated Electrons
采用精确波函数和QM/MM方法研究了尿嘧啶在水中的电子吸附动力学。初始电子附着状态被发现是本地化的水和混合的电子和核自由度导致电子从水转移到尿嘧啶。尿嘧啶周围的水分子通过形成广泛的氢键网络来稳定尿嘧啶结合阴离子。大量水环境的存在加速了电子附着到尿嘧啶的速率，并且从水到尿嘧啶的完全电子转移发生在皮秒时间尺度。水电子的溶剂化程度可以导致尿嘧啶结合阴离子的初始稳定化的差异，但在较长的时间尺度上，由于表面结合和本体溶剂化电子的附着而形成的阴离子表现相似。
2020-04-11 physics.chem-ph
Molecular dynamics simulation studies of 1,3-dimethyl imidazolium nitrate ionic liquid with water
对离子液体与水分子间相互作用的基本认识是预测离子液体性质的重要内容。采用量子力学（QM）和分子动力学（MD）模拟方法，研究了1，3-二甲基咪唑[DMIM]+和硝酸根[NO3]-与水分子间的相互作用和非共价相互作用.首先对分子二聚体进行了广泛的电子结构计算，使用各种水平的理论和基组来精确定位二聚体优化的几何形状并估计气相中的结合能。在6-311++G（d，p）基组下，对阳离子-阴离子对和阴离子-水对进行了大量的计算，得到了平面二聚体的几何构型。色散校正的交换相关泛函导致更有利的结合能为所有测试对相比，使用Moller-Plesset二阶微扰理论（MP2）获得的能量。接下来使用修正的多极可极化力场（PFF）进行分子动力学模拟。水对离子液体的热力学性质的影响进行了评估。热力学性质包括液体密度、过量摩尔体积和液体结构g（r）作为水浓度的函数。离子液体-水混合物的密度随着水浓度的增加而单调减小。一个负的过量体积得到低的水浓度证明强分子间相互作用的水与离子液体组分。离子液体-水混合物的液体结构揭示了当水浓度增加时阴离子与阳离子在较短的分子间距离处相互作用的趋势。
2022-06-08 physics.chem-ph
Specific Features of Motion of Cations and Anions in Electrolyte Solutions
本文研究了电解质稀水溶液中离子和水分子的迁移性（每个离子至多有15个水分子）。结果表明，水分子和离子的迁移率系数以及水分子的自扩散系数的行为是由其硬壳的半径，而不是由氢键网络的影响。它建立了水化效应对系统的密度和水分子的自扩散系数的影响不超过百分之几的微观概念的基础上，它表明，不同的行为的$\rm K^{+}$阳离子和$\rm F^{-}$阴离子具有相同的刚性半径是在很好的协议与具体功能的分子间相互作用所描述的广义Stillinger-David势。
2012-03-17 cond-mat.soft physics.chem-ph
Modeling Transport and Mechanics in Anion Exchange Membranes to Optimize Continuous CO2 Separations
Northern Arizona University（北亚利桑那大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本研究开发了Fumasep FAA-3-50阴离子交换膜的水传质与机械变形瞬态有限元模型，对比不同耦合形式验证了机械耦合的作用，为优化CO₂分离用膜提供了关键框架。
2026-10-16 cond-mat.soft physics.chem-ph
Nuclear quantum effects on the quasiparticle properties of the chloride anion aqueous solution within the GW approximation
离子溶液中的光电子能谱学实验揭示了重要的电子结构信息，其中可以推断水合离子与水溶剂之间的相互作用。基于GW近似下的多体微扰理论，考虑核量子效应，采用路径积分$ab$ $initio$分子动力学模拟方法，对氯离子溶液的准粒子电子结构进行了理论计算.测定了水合阴离子和水的电子能级，并与最近的实验光电子能谱进行了比较。研究发现，NQE有效地削弱了$\rm Cl^-$阴离子与水的杂化作用，从而提高了理论预测与实验的一致性。我们的研究表明，NQE在预测Hofmeister系列离子的水溶剂化的电子结构中起着很小但不可忽视的作用。
2021-07-09 physics.chem-ph physics.comp-ph
Electronic and Rovibrational Quantum Chemical Analysis of C$_3$P$^-$: The Next Interstellar Anion?
C $_3$ P $^-$类似于已知的星际阴离子C $_3$ N $^-$，其中磷在周期表中简单地取代了氮。在这项工作中，它表明，C $_3$ P $^-$可能具有偶极束缚的激发态。它已经假设和观测支持，偶极束缚激发态是一种途径，通过它可以在星际介质中形成阴离子。此外，C $_3$ P $^-$具有可导致该分子进一步稳定的价激发态，并且C $_3$ P $^-$具有比中性C $_3$ P更大的偶极矩（$\sim 6$ D对$\sim 4$ D）。因此，C $_3$ P $^-$可能是一种比其相应的中性自由基更容易检测的天体分子。高精度的量子化学四次力场也适用于C $_3$ P $^-$和它的单$^{13}$ C取代的同位素体，以提供结构，振动频率和光谱常数，可以帮助其检测。
2015-08-10 astro-ph.GA physics.chem-ph
Interaction of a Long Alkyl Chain Protic Ionic Liquid and Water
结合实验/理论的方法已被用来研究水的作用，在修改的微观相互作用的光学响应的丁基硝酸铵（BAN）水溶液。拉曼光谱，占主导地位的质子离子液体的信号，收集作为水含量的函数，和相应的空间组织的离子对，以及它们的本地安排与水分子，利用经典的分子动力学计算进行了研究。高质量的光谱数据，结合仔细的分析，揭示了水影响溶液中的振动光谱BAN：随着水浓度的增加，分配给拉伸模式的峰显示出频率硬化以及形状变窄，而相反的行为被观察到分配给弯曲模式的峰。计算结果清楚地表明，纳米空间组织的离子对，不被破坏的水含量增加至少在一个中间范围内。我们的综合结果确实表明，小的水浓度甚至增加了当地的秩序。水分子位于离子对之间，并且比阳离子更接近阴离子，如通过计算水-阴离子的氢键数比水-阳离子的氢键数更大所证实的。因此，整个结果阐明了BAN与水相互作用的微观情况，并强调了水分子和硝酸根阴离子之间扩展的氢键网络的主要作用。
2014-04-22 physics.chem-ph
Reactivity of hydrated hydroxide anion cluster OH(H$_{2}$O)$_{n}^{-}$ with H and Rb: an ab initio study
本文对水合氢氧阴离子团簇OH（H $_{2}$ O）$_{n}^{-}$和碰撞复合物H-OH（H $_{2}$ O）$_{n}^{-}$及Rb-OH（H $_{2}$ O）$_{n}^{-}$（n为$=1-4$）进行了理论研究。采用MP2和CCSD（T）方法计算了相互作用能、优化几何构型和垂直脱离能。部分的势能面的探索与重点的自动脱离区域。我们指出扩散函数的重要性，以正确地描述后者。我们使用我们的结果来讨论不同的水损失和电子脱离通道，这是在室温下的主要反应路线。特别是，我们已经考虑了一个直接和间接的过程中的电子脱离，这取决于水的损失之后或之前的脱离多余electron. We使用我们的结果讨论的天体化学和混合陷阱实验的背景下，冷化学的含义。
2019-05-20 physics.chem-ph
The aug-cc-pVnZ-F12 Basis Set Family: Correlation Consistent Basis Sets for Explicitly Correlated Benchmark Calculations on Anions and Noncovalent Complexes
我们开发了一个新的基组族，表示aug-cc-pVnZ-F12（或简称aVnZ-F12），用于显式相关计算。包括在该族中的集合通过用更高角动量上的附加漫射函数补充相应的cc-pVnZ-F12集合来构建（即，非氢原子上的附加d-h函数和氢上的p-g），针对相关原子阴离子的MP2-F12能量进行优化。新的基组已基准对第一和第二行原子的电子亲和力，总原子化能量的W 4 -17数据集，非共价相互作用的S66数据集，BEGDB水簇子集，和GMTKN 24和GMTKN 30基准套件的WATER 23子集。aVnZ-F12基组表现出优异的性能，不仅对电子亲和势，而且对中性和阴离子物种的非共价相互作用能。适当的CABS（互补辅助基组）的S66非共价相互作用的基准进行了探索：在类似大小的基组之间，CABS被认为是更可转移的比一般假设。
2017-09-12 physics.chem-ph
Revealing Hydroxide Ion Transport Mechanisms in Commercial Anion-Exchange Membranes at Nano-Scale from Machine-learned Interatomic Potential Simulations
Technische Universität Ilmenau（伊尔梅瑙工业大学）；Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS（弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所）
研究通过机器学习势能模拟揭示了商业阴离子交换膜中氢氧根离子传输机制，发现水含量影响氢键网络形成，进而影响质子迁移和扩散系数，为膜材料优化提供理论依据。
2026-03-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A Self-assembled Fluoride-Water Cyclic Cluster of $[F(H_2O)]_4^{4-}$ in a Molecular Box
我们提出了一个前所未有的氟水环状簇$[F(H_2O)]_4^{4-}$组装在一个长方体形状的分子盒形成的两个大的大环。结构表征表明，$[F(H_2O)]_4^{4-}$是通过强氢键相互作用（OH. F = 2.684（3）至2.724（3）π），其中氟阴离子在经典的环状水八聚体中起水分子的拓扑作用。通过$^{19}$ F NMR和$^1$ H NMR光谱进一步证实了氟化物的相互作用，表明溶液中阴离子物质包封在空腔内。高层次的DFT计算和Bader拓扑分析完全支持晶体学的结果，表明在氟化物-水簇的键合安排来自于独特的几何形状的主机。
2013-12-21 physics.chem-ph
Structure, Organization and Heterogeneity of Water-Containing Deep Eutectic Solvents
利用二维红外光谱（以SCN $^-$阴离子的C-N伸缩振动为报告子）和THz光谱研究了不同含水量的深共熔混合物（KSCN/乙酰胺）的光谱和结构动力学.分子动力学模拟正确地描述了两个光谱特征依赖于水含量的非平凡依赖性。对于2D IR光谱，MD模拟将在高水含量下交叉弛豫速率的急剧增加与填充的SCN $^-$阴离子的平行排列相关联。相反，THz吸收随水含量增加的非线性增加主要归因于较大的水团簇的形成。结果表明，结构敏感的光谱和分子动力学模拟的组合提供了分子水平的洞察到出现的异质性，这样的混合物，通过调节它们的组合物。
2022-07-18 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.comp-ph
Dissociative Electron Attachment to Polyatomic Molecules - I : Water
利用速度图成像技术研究了水、硫化氢、氨、甲烷、甲酸和丙胺等多原子分子的解离电子附着（DEA）过程。我们在一系列的5篇文章中介绍了这些研究的细节。在第一篇文章中，我们讨论了气相水（$H_{2}O$和$D_{2}O$）分子中的DEA过程。6.5 eV、8.5 eV和12 eV的电子被处于中性基态的水分子捕获以形成$H_{2}O^{-*}$（$D_{2}O^{-*}$）共振态，其解离成阴离子碎片和一个或多个中性物。在整个$2π$散射范围内，得到了三个负离子共振态产生的碎片负离子$H^{-}$（$D^{-}$）和$O^{-}$的动能和角分布.在8.5 eV和11.8 eV共振处观察到独特的角分布图案，显示超出轴向反冲近似的解离动力学。
2010-07-29 physics.chem-ph
Paper-based colorimetric sensor for detection of chloride anions in water using an epoxy-silver nanocomposite
本文提出一种基于环氧-银纳米复合材料的纸基比色传感器，通过银纳米颗粒被氯离子氧化刻蚀并形成链状聚集体产生颜色变化，实现对水中Cl⁻的高特异性、宽范围、低检测限快速检测。
2025-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Review: Multifield mediation of the hydrogen-bonding network and properties of the deionized water and the monovalent Lewis-Hofmeister solutions
通过酸、碱、盐和有机分子溶剂化的阴离子、阳离子、电子、孤对电子、质子和分子偶极的电荷注入通过O：H形成、HH脆化、O：=：O压缩、静电极化、H2O偶极屏蔽和溶质/溶质相互作用介导O：HO键合网络和溶液的性质
2018-10-21 physics.chem-ph
Elucidating Ion Capture and Transport Mechanisms of Preyssler Anions in Aqueous Solutions Using Biased MACE-Accelerated MD Simulations
本研究利用平衡和偏置MACE加速MD模拟，揭示了Preyssler阴离子的离子捕获与传输机制，发现受限水显著调节离子相互作用并改变传输自由能景观，为调节多金属氧酸盐的离子交换与传输提供了可行途径。
2025-05-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
An Ab Initio Study of the Structures and Relative Stabilities of Doubly Charged [(NaCl)m(Na)2]2+ Cluster Ions
本文采用离子微扰从头算方法研究了双电荷[（NaCl）_m（Na）_2]2+团簇离子的结构和相对稳定性。所获得的稳定性显示出良好的协议与实验丰度从质谱。这些增强的稳定性被认为是高度紧凑的结构的结果，只能建立特定的m值。几乎所有的幻数团簇都可以通过以下两种方式之一来构建：（a）在理想中性（NaCl）_n长方体（n=m-2或n=m-4）的两边分别加入三原子或五原子链;（b）从理想单电荷（NaCl）_nNa+长方体（n=m+1）中除去氯离子。
2001-01-26 physics.atm-clus physics.chem-ph
Evidence for Bound and Free Water Species in the Hydration Shell of an Aqueous Micelle
我们的原子分子动力学模拟揭示了存在的束缚水和自由水分子在水胶束的水化层。结合水分子可以与胶束表面的极性头基单氢键或双氢键结合。在300 K时，结合水与自由水的比例约为9：1。
2002-12-26 physics.bio-ph physics.chem-ph
Importance of Nuclear Quantum Effects on the Hydration of Chloride Ion
采用路径积分从头算分子动力学（PI-AIMD）方法研究了氯离子在水溶液中溶剂化的性质。核量子效应（NQE）被证明削弱氯离子和水分子的溶剂化壳层之间的氢键。因此，与在不存在NQE的情况下发现的相比，阴离子对溶剂水结构的破坏性影响显著降低。从PI-AIMD获得的氯化物水合结构与从中子散射数据中提取的信息吻合良好。特别地，在氢-氯-氢三重角分布中观察到的卫星峰作为NQE的明确特征。这些结果表明，NQE可能在决定盐溶液结构方面起关键作用。
2020-09-15 physics.chem-ph physics.comp-ph
Multimer Radical Ions and Electron/Hole Localization in Polyatomic Molecular Liquids: A critical review
虽然一些多原子分子液体（如水和脂肪醇）的电离产生所谓的“溶剂化电子”，其中过量的电子密度位于溶剂分子之间的空隙中，但大多数有机和无机液体产生自由基阴离子和阳离子，其中电子和自旋密度位于溶剂分子上，或者更常见地，位于一组这样的分子上。由此产生的多聚体离子具有许多不寻常的性质，如高速率的扩散跳跃。“溶剂化电子”可以被认为是多聚体自由基阴离子的变体，其中电荷在扰动溶剂分子的同时主要驻留在这些分子之间的空间中。我们给出了几个不太为人所知的电子在液体中的定位模式的例子，产生多聚体自由基阴离子（如C6 F6，苯，乙腈，二硫化碳和二氧化物等）。以及空穴在产生多聚体自由基阳离子（如环烷烃）的液体中的定位。目前的理解，这些高流动性溶剂自由基阴离子和阳离子的反应性能进行了讨论。
2004-01-12 physics.chem-ph
Production, Characteristics and Biological effects of Protonated Small Water Clusters
本研究通过纯水ESI制备出含2-5个水分子的质子化小水团簇（PSWCs），提出其氢离子居中的稳定结构，并证实其对小鼠炎症性肠病的疗效优于英夫利昔单抗。
2025-03-21 physics.chem-ph
Electron dynamics mediate the water-carbon π bond
JILA, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校 JILA）；Department of Chemistry, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校化学系）；Sandia National Laboratories, Livermore（桑迪亚国家实验室）
研究揭示了水分子与芳香π键的电子动力学对振动信号的影响，通过机器学习方法发现电子动态可淬灭部分水振动信号并放大其他信号，对水与芳香系统相互作用建模有普遍意义。
2026-04-10 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
The Role of Specific Ion Effects in Ion Transport: The Case of Nitrate and Thiocyanate
利用两亲性萃取剂将三价稀土金属从水溶液中选择性地转移到有机溶液中是一个重要的工业过程。当两亲性萃取剂带正电荷或中性时，共萃取的背景阴离子不仅是电荷平衡所必需的，而且对萃取效率和选择性有很大影响。特别是，在硝酸根和硫氰酸根离子的存在下，在整个镧系元素中观察到的相反的选择性趋势尚未得到解释。为了了解背景阴离子在镧系元素阳离子的相转移中的作用，我们使用带正电荷的长链脂肪族分子，模拟一种常见的萃取剂，并获得分子水平的洞察界面头基-阴离子相互作用。通过结合表面敏感的和频产生光谱与X射线反射率和掠入射X射线衍射，我们观察到定性的差异，硝酸盐和硫氰酸盐溶液的取向和整体界面结构在一个带正电的朗缪尔单层。虽然硝酸盐吸附没有显着变化的溶剂化结构在界面上或单层订购，硫氰酸盐显着改变了水的结构，降低单层订购。我们建议，这些定性不同的吸附趋势有助于解释在硝酸根或硫氰酸根阴离子的存在下，在溶剂萃取系统中的系统选择性向轻或重镧系元素的逆转。
2020-01-10 cond-mat.soft physics.chem-ph
Enhanced Stability of the Model Mini-protein in Amino Acid Ionic Liquids and Their Aqueous Solutions
利用分子动力学模拟对咪唑基氨基酸离子液体及其水溶液中的模型蛋白质结构进行了详细的表征。我们报告说，当AAIL作为共溶剂加入时，迷你蛋白更稳定。水被有机阳离子和阴离子完全取代进一步导致微型蛋白质的构象柔性受阻。这一观察结果表明，AAIL能够保护蛋白质免受热诱导变性。我们通过径向分布表明，由于良好的相互相容性，两种溶剂都能有效地溶解微小蛋白质。然而，基于氨基酸的阴离子在微型蛋白质的第一配位层中占优势。
2015-05-27 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Tuning colloid-interface interactions by salt partitioning
我们表明，油分散的胶体颗粒与油-水界面的相互作用是高度可调的吸引力排斥，无论是通过改变通过电荷调节的胶体电荷的符号，或通过改变溶解的阳离子和阴离子之间的亲水性的差异。此外，我们调查尚未探索的相互作用之间的自我调节的胶体表面电荷分布与平面双电层的油-水界面和胶体周围的球形。我们的研究结果解释了最近的实验，并与可调皮克林乳液直接相关。
2016-08-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Completely Multipolar Model for Many-Body Water-Ion and Ion-Ion Interactions
本研究构建完全多极子模型（CMM）力场，定量再现水溶液离子EDA各项，引入依赖环境的原子极化率参数解决极化误差，在二聚体表面及离子基准测试中表现优异。
2024-10-10 physics.chem-ph
Comparison between Free and Immobilized Ion Effects on Hydrophobic Interactions: A Molecular Dynamics Study
特定离子对疏水相互作用的影响的基础研究是由理解疏水驱动的自组装或蛋白质折叠等现象的需要驱动的。使用β-肽启发的纳米棒，我们研究了两个自由离子（溶解的盐）和近端固定的离子对疏水相互作用的影响。我们发现，自由离子效应与水的密度波动附近的非极性分子表面，表明这种波动可以是一个指标的疏水相互作用的情况下，溶液添加剂。在固定化离子的情况下，我们的研究结果表明，疏水相互作用可以通过选择不同的空间排列的近端离子的纳米棒上打开和关闭。对于全局两亲性纳米棒，我们发现，相互作用的大小可以进一步调整使用不同的离子大小的近端离子。一般来说，单价邻近阴离子被发现削弱疏水相互作用。这与自由离子的作用相反，根据我们的模拟，自由离子的作用加强了疏水相互作用。此外，固定化的阴离子的离子大小增加不遵循相同的排序（霍夫迈斯特样排名）作为自由离子，当涉及到它们对疏水相互作用的影响。固定化离子的效果并不简单地与两亲性纳米棒的非极性侧附近的水密度波动相关。我们提出了一个分子图片，解释固定与自由离子的对比效果。
2016-08-04 cond-mat.soft physics.chem-ph
Non-Reciprocal Interactions Induced by Water in Confinement
水介导的静电相互作用，通过其周围的离子，分子和界面的偶极子的方向。因此，这种诱导的水极化影响多种现象。特别是，水的极化调制纳米约束影响离子吸附和运输，生物分子自组装和表面化学反应。因此，了解水介导的相互作用如何在纳米尺度上变化至关重要。在这里，我们表明，在石墨烯表面附近的阴离子-阳离子相互作用不遵守库仑定律的平移和各向同性对称性。我们确定了一个新的属性，被称为非互易性，它描述了两个相反的电荷的离子之间的非等效和定向的相互作用时，他们的位置相对于界面交换的限制表面附近。具体地，在沿着表面法线方向交换两个离子的位置时，相互作用能改变约5 $k_BT$。在这两种情况下，限制增强了石墨烯表面附近两个带相反电荷的离子之间的吸引力，而一个离子嵌入石墨烯层将相互作用转变为排斥。虽然水的介电常数在限制是不同的，在散装，这里通过分子动力学模拟和X射线反射率实验观察到的效果不能占目前的介电常数模型。我们的工作表明，水的结构是不足以推断界面附近的静电相互作用。
2020-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
Predictive simulations of ionization energies of solvated halide ions with relativistic embedded Equation of Motion Coupled-Cluster Theory
用子系统方法计算了卤离子（X $^-$，X = F-At）在水溶液中的价电子结合能。这种方法是基于电子结构的计算相结合的相对论运动方程耦合簇电子分离方法（EOM-IP-CCSD）和密度泛函理论通过冻结密度嵌入（FDE）的方法，使用结构从经典的分子动力学与极化力场离散系统（在本研究中，液滴含有阴离子和50个水分子）。我们的研究结果表明，人们可以准确地捕捉到的大溶剂效应的卤化物，以及分裂的电离信号，由于越来越大的自旋轨道耦合的p $_{3/2}$ -p $_{1/2}$歧管在整个系列，在一个负担得起的计算成本。此外，由于溶质和溶剂的量子力学处理，半定量质量的电子结合能也获得了（散装）水作为计算卤素（液滴）的副产品。
2018-12-04 physics.chem-ph
Molecular theories and simulation of ions and polar molecules in water
综述了近年来水溶液中离子和极性分子的分子理论和模拟研究进展。咪唑和咪唑盐溶质的水合作用被用来解释理论问题。远程静电相互作用在模拟的治疗进行了广泛的讨论。有人认为，埃瓦尔德的方法是一种简单的方法来获得正确的水合自由能的热力学极限从分子计算，和埃瓦尔德相互作用和周期性边界条件的分子模拟也可以比许多常见的替代品更有效。埃瓦尔德处理允许对无限系统大小进行结论性外推。从简单模型的测试中出现的画面是，最简单的理论最突出的失败与溶剂质子构象有关，导致静电势的非高斯波动。因此，对于二阶微扰理论最有利的情况是单原子正离子。对于极性和阴离子溶质，连续或高斯理论是不太准确的。对这些简单模型的具体缺陷的理解导致了新的概念，多态高斯和准化学理论，这些理论解决了简单理论失败的情况。有人认为，相对于直接介电连续处理，准化学理论提供了一个更好的理论组织的计算研究的溶液物种的电子结构。
1998-07-24 physics.bio-ph physics.chem-ph
Electrostatic solvation free energies of charged hard spheres using molecular dynamics with density functional theory interactions
确定水溶液中单离子的溶剂化自由能是物理化学中最基本的问题之一，但仍有许多未解决的问题。特别是，分解成简单和直观的贡献的溶剂化自由能的能力将有重要的影响模型的电解质溶液。在这里，我们提供的各种类型的单离子溶剂化自由能的定义基于不同的模拟协议。采用密度泛函理论相互作用势结合分子动力学模拟（DFT-MD）计算了带电硬球的溶剂化自由能，并与Born（线性响应）模型进行了比较，分离了电荷和空穴的影响.我们表明，使用未校正的埃瓦尔德求和导致非物理值的单离子溶剂化自由能和充电的阳离子的自由能是近似线性的函数的电荷，但有一个小的非线性小阴离子。用量子力学确定的硬球的电荷水合不对称性（CHA）比类似的真实离子大得多。这表明，真正的离子，特别是阴离子，是显着更复杂的比简单的带电硬球，一个常用的表示。
2017-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Hydration and mobility of HO-(aq)
氢氧根阴离子在许多化学和生物化学反应中起着重要作用。但是，目前对它的水合状态及其在水中的运输的分子尺度描述是有争议的。溶液的统计力学准化学理论表明，HO[H2O]3-是在标准条件下的水相的主要物种。这一结果与最近的氢氧化物水簇的光谱研究，并与可用的热力学水合自由能密切一致。而最近的从头计算分子动力学模拟表明，HO[H_2O]4-是水溶液中唯一的优势物种.我们应用绝热从头算分子动力学模拟，并找到良好的协议与准化学理论预测和实验结果。目前的结果表明，图片是更简单，更传统，但与额外的微妙。这些配位结构是不稳定的，但三配位物种是突出的情况。这一结论是不变的电子密度泛函的变化。没有证据表明HO[H2O]4-陷阱结构与HO[H2O]3-的速率决定性活化相互转化，介导氢氧化物的运输。HO-扩散作为质子空穴的跳跃的观点具有实质性的有效性，其速率在很大程度上取决于水氢键网络的动态无序。
2003-07-17 physics.bio-ph physics.chem-ph
Association Free Energies of Metal Cations with Mesylate and Acetate in Brine Calculated via Molecular Dynamics Simulation
在这里，我们报告的结果，从全原子分子动力学模拟和目前的计算结合自由能的金属阳离子和阴离子官能团之间的协会在盐水条件下。具体地，考虑了Na+和Ca 2+金属阳离子与磺酸盐和羧酸盐官能团的离子对形成。在我们的模拟中，聚电解质中的磺酸根和羧酸根官能团分别由甲磺酸根和乙酸根阴离子建模。模拟结果表明，Na+和Ca 2+与磺酸基的结合强度相对较弱，接触离子对的相关时间约为300-400 ps。在乙酸盐的情况下，与Na+的结合强度被认为是可比的磺酸盐基团的情况下，而乙酸盐与Ca 2+的结合被认为是强得多的数百纳秒的顺序的相关时间。由径向分布函数直接计算了Na ~+和Ca ~（2+）与磺酸根以及Na ~+与乙酸根的结合自由能。对于Ca 2+与醋酸盐结合的情况，采用伞形采样方法进行分子动力学模拟，改进了相空间的采样方法，并通过加权直方图分析方法得到了平均力势。还计算了一个Ca 2+离子和两个乙酸根之间的2：1结合事件的结合自由能。最后，Ca 2+和乙酸之间的结合自由能进行了比较，不同的力场参数和水模型，也与文献报道的实验值和计算值。
2018-01-17 physics.chem-ph
