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
Liquid-liquid phase transitions in supercooled water studied by computer simulations of various water models
通过对密度涨落限制体系等温线的MC模拟和Gibbs系综MC模拟，确定了各种水模型的液-液和液-汽共存区。所有研究的水模型显示多个液-液相变在过冷区域：我们观察到两个转变的TIP 4P，TIP 5 P和SPCE模型和三个转变的ST 2模型。这些相变相对于液体-蒸气共存曲线和玻璃温度的位置对水模型及其实现高度敏感。我们建议，在约228 K的过冷区域中的实际液态水的明显的热力学奇异性是由接近第一（最低密度）液-液相变的旋节线引起的。在277 K时，液态水的密度最大值与第二次液-液相变有关，该相变位于正压下，临界点接近最大值。讨论了单组分流体中液-液相变可能的序参量和普适类。
2005-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Liquid-liquid-like phase transitions between high, mid, and low density phases in confined water
过冷水的液-液相变是一个长期存在争议的问题。我们显示了真正的稳定的一级相变之间的高密度和低密度液体（HDL和LDL）的结构在受限的过冷水在正负压力的模拟结果。这些拓扑相变起源于分子交换被冻结后分子转动模式下的氢键网络有序化。这是解释的序参量依赖的自由能变化混合后的类液体和冰的氢键取向的部分，这是由他们的两个多体相互作用。这种未经探索的纯氢键取向驱动的拓扑相给出了具有高密度和低密度结构的中等密度和稳定的中间混合相。过冷水的相图显示了水的第二和第三临界点。
2020-06-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Liquid-liquid phase transition of water in hydrophobic and hydrophilic pores
在Gibbs系综下模拟了禁闭对水的液-液相变的影响。在沿着液体-蒸气共存曲线冷却时，受限水经由一级相变（如在本体中）或以依赖于孔亲水性的连续方式经历从正常水到强四面体水的转变。在所有的情况下，转变温度只是轻微移动的限制。这与实验观察到的限制对水的脆到强转变的温度的弱影响一致。
2006-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
Communication: Two-structure thermodynamics unifying all scenarios for water anomalies
水在超冷区的反常行为（即大气压下密度的降低和响应函数的急剧增加）主要与液-液临界状态的存在或重新进入汽-液旋节线进入正压有关。尽管不同的起源，这两种情况下引入分歧的响应函数。我们在通信中阐明，临界性是水异常的背后，水具有正常的汽-液旋节线，并且由于临界点的存在而导致弯曲的密度面，因此预测了重新进入的特征。我们可以证明这一点，通过新的两个结构的状态方程的临界性导致的两个状态和背景状态的非理想混合被模拟的状态方程，这是部署用于预测的汽液Spinodal，而制定的再入方案。
2021-09-02 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
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
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
The statistics of electric field fluctuations in liquid water
电场波动在液态水的离解反应中起着重要作用，并决定了其振动光谱响应。在这里，我们使用分子动力学计算机模拟研究了液态水中电场的统计特性，特别关注驱动解离的强而罕见的场。我们的模拟表明，重要的贡献，电场作用在OH键干水分子小于7埃。长期贡献所起的作用很小。
2009-03-25 cond-mat.stat-mech
Cluster Monte Carlo and numerical mean field analysis for the water liquid--liquid phase transition
采用Wolff集团蒙特卡罗模拟和平均场方法中的数值极小化方法，采用一种能再现水在其流体相中的已知性质的胞元模型，研究了水的低温相图。这两种方法使我们能够研究水的热力学行为的温度下，其他数值方法-蒙特卡罗和分子动力学-严重阻碍了相关时间的大幅增加。聚类算法还允许我们强调液-液相变对应于四面体有序水分子的渗滤转变。
2009-01-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bond orientational ordering in liquids: Towards a unified description of water-like anomalies, liquid-liquid transition, glass transition, and crystallization
物质至少有三种基本状态，取决于温度和压力：气体，液体和固体（晶体）。这些状态由它们之间的一阶相变分离。在气相和液相中都存在完全的平移和旋转对称性，而在固相中，这两种对称性都被打破。在液体和固体之间的中间相中，包括液晶和塑性晶体相，仅保留两种对称性中的一种。在物质的基本状态中，人们对液态的了解最少。我们认为，这是至关重要的，更好地了解液体认识到，液体一般有一种倾向，有本地的结构秩序和它的存在是内在的和普遍的任何液体。这样的结构排序是许多体相关性的结果，更具体地说，键角相关性，我们相信这是描述液态的关键。我们表明，这种物理图像可以自然地解释与液态相关的困难的未解决的问题，例如水型液体（水，Si，Ge，...）的异常，液体-液体转变、液体-玻璃化转变、结晶和准晶形成，以统一的方式。换句话说，我们需要一个新的序参量来代表低的局部自由能组态，在许多情况下，这是键取向序参量，除了密度序参量的物理描述这些现象。在这里，我们回顾我们的两个顺序参数模型的液体，并考虑如何将瞬态局部结构排序与所有上述现象。并对这些现象之间的关系进行了讨论。
2013-07-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Nanoscale Dynamics of Phase Flipping in Water near its Hypothesized Liquid-Liquid Critical Point
对水的许多热力学和动力学异常现象的理解是物理学、化学和生物学中最重要的未解决的难题之一。一种假设的解释设想存在一条一级相变线，该线将两个液相分离并终止于低温（$T \approx 250 \rm{K}$）和高压（$P \approx 200 \rm{MPa}$）区域中的新的“液-液”临界点。在这里，我们分析了一个常见的水模型，ST 2模型，发现整个系统在高密度和低密度的液态之间翻转。此外，我们发现，在临界区域微晶熔化的时间尺度为纳秒。我们进行了有限尺寸标度分析，准确地定位液-液共存线和其相关的液-液临界点。
2012-05-30 cond-mat.stat-mech
Liquid-Liquid Crossover in Water Model: Local Structure vs. Kinetics of Hydrogen Bonds
本研究通过局部序参量揭示水模型中的液-液交叉线，发现交叉附近水分子动力学显著变化，并利用氢键寿命和配位数变化等动力学量，结合自由能景观概念解释氢键动力学。
2024-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tuning the liquid-liquid transition by modulating the hydrogen bond angular flexibility in a model for water
我们提出了一个简单的扩展众所周知的ST 2模型的水[F. H. Stillinger和A. Rahman，J. Chem. Phys. { \bf 60}，1545（1974）]，其允许氢键角柔性的连续修饰。我们表明，债券的灵活性影响的相对热力学稳定性的液体和六方（或立方）冰。在增加灵活性，液-液临界点，这在原来的ST 2模型是位于无人区（即。e.冰是热稳定相的区域）逐渐移动到液体比冰更稳定的温度。我们的研究明确地证明了ST 2中的液-液转变是一种真正的现象，在所有四面体网络形成液体中具有高度相关性，包括水。
2015-05-24 cond-mat.stat-mech
Structure and Depletion at Fluoro- and Hydro-carbon/Water Liquid/Liquid Interfaces
两个油/水（液体/液体）界面的X-射线反射率研究的结果是不一致的，最近的预测在疏水/水界面的蒸汽状耗尽区的存在。其中一种油，全氟己烷，是一种碳氟化合物，其与水的超疏水界面提供了一个严格的测试耗尽层的存在。另一种油庚烷是碳氢化合物，因此与生物分子疏水性的研究更相关。这些结果与水与软疏水材料的亚埃接近度一致。
2008-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Adaptive Resolution Simulation of Liquid Water
我们提出了一个多尺度模拟液态水的空间自适应分子分辨率程序允许改变的飞行从粗粒度的全原子表示。我们表明，这种方法导致正确的描述所有必要的热力学和结构性质的液态水。
2006-12-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A geometric model for cold water and liquid-liquid transitions
水是一种缔合液体，其中主要的分子间相互作用是氢键（HB），每个原子仅限于4个，与相邻原子的数量无关。我们考虑了一个氢键网络叠加在Bernal的几何模型的液体，它允许不同的局部环境的液体颗粒。在这项研究中，平均场处理的二维版本的模型进行了讨论。在压力下，该模型表现出不同密度的三个阶段和共存线结束在一个临界点之间的低和高密度相。HB网络的熵在定义共存线的斜率方面起着至关重要的作用。该模型的行为可能是在描述过冷水和其他物质的液-液转变的兴趣。
2001-02-13 cond-mat.stat-mech
Two-State Thermodynamics and the Possibility of a Liquid-Liquid Phase Transition in Supercooled TIP4P/2005 Water
水在过冷液体状态下表现出有趣的热力学和动力学异常。这些异常的起源的一个可能的解释在于在两种（高密度和低密度）形式的水之间存在亚稳的液-液相变（LLPT）。虽然在对散装水和承压水的实验中以及通过类水模型的计算机模拟研究观察到了异常，但水中LLPT的存在仍有争议。大量过冷水中存在LLPT的非生物实验证据受到快速冰成核的阻碍，这是假设的LLPT的前体。此外，假设的LLPT是亚稳态的，原则上不能存在于热力学极限（无限大小，无限时间）。因此，水模型的计算机模拟对于探索亚稳态LLPT的可能性和异常的性质至关重要。在这项工作中，我们提出了新的模拟结果，在NVT系综的最准确的经典分子模型之一的水，TIP 4P/2005。为了描述计算的性质并探索LLPT的可能性，我们应用了双结构热力学，将水视为两种可相互转换的局部结构（“状态”）的非理想混合物。结果表明，存在一个液-液临界点和LLPT在这个模型中的模拟长度和时间尺度。我们比较了TIP 4P/2005与其他流行的类水模型，即mW和ST 2，并与真正的水，所有这些都是很好地描述了两态热力学的行为。鉴于目前的争论涉及不同的研究TIP 4P/2005，我们讨论的亚稳性和有限的尺寸在观察液-液分离的后果。我们还解决了双结构热力学的唯象序参量和低密度结构的微观性质之间的关系。
2016-03-15 cond-mat.stat-mech
How the Liquid-Liquid Transition Affects Hydrophobic Hydration in Deeply Supercooled Water
我们使用TIP 5 P-E模型通过广泛的计算机模拟来确定液态过冷水的相图[J. Chem. Phys. { \bf 120}，6085（2004）]。我们发现，在过冷范围内的水转化成低密度液体强烈增强了疏水颗粒的溶解度。水转化为四面体结构的液体伴随着最小的水合熵和焓。溶剂化热容量的符号的相应变化指示疏水水合的一个特征签名的损失。所观察到的行为被发现是定性地根据Garde等人的信息理论模型的预测。{ \bf 77}，4966（1996）]。
2005-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A high pressure calorimetric experiment to validate the liquid-liquid critical point hypothesis in water
本文提出了一种基于高压量热法测定水溶液中液-液临界点的实验方案。考虑到水分子中存在的分子内相关性，我们显示了如何在高压下的比热的响应是不同的，取决于第二临界点的存在与否。如果液-液临界点假说成立，则在某一温度下，对于任何压力$P>P_{c}$（$T_{H}$是均匀成核温度，$P_{c}$是第二临界点的压力），比热$T>T_{H}$都必须有最大值。这个最大值不会出现在无奇点的情况下。
2007-01-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Liquid-Liquid Critical Point in 3D Many-Body Water Model
多体相互作用可以在水的性质中发挥相关作用。在这里，我们研究了蒙特卡罗模拟的粗粒度模型，包括多体相互作用的水协同。该模型是有效的，使我们能够在极低的温度下，在很大的压力范围内平衡水。我们发现在恒定压力下的最大密度的温度线，在低温和高压下，高密度液相和低密度液相之间的相变。液-液相变在临界点结束。在超临界液体区域中，我们发现每个热力学响应函数的轨迹在高温下的弱极大值和在低温下的强极大值的轨迹，这两个轨迹收敛在液-液临界点，他们发散。比较我们的结果与以前的作品的相图的多体水单层，我们观察到的比热的弱最大值是不太明显的散装，只出现在负压，而我们发现那些压缩性和热膨胀系数也在正压散装。然而，压缩性和热膨胀系数的强极大值对于块体情况非常尖锐。我们的研究结果澄清了散装水的基本性质，可能难以检测与原子模型不占多体相互作用。
2016-10-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Free energy surface of ST2 water near the liquid-liquid phase transition
我们进行伞形采样蒙特卡罗模拟评估的自由能表面的ST 2模型的水作为一个函数的两个序参量，密度和键取向的序参量。我们近似的长程静电相互作用的ST 2模型使用反应场方法。我们专注于在早期的工作中提出的该模型的液-液临界点附近的状态点。在低于预测的临界温度的温度下，我们发现两个盆地的自由能表面，这两个都有液体般的键取向顺序，但密度不同。的自由能表面的形状的压力和温度的依赖性是一致的，这两个盆地的分配到不同的低密度和高密度液相先前预测发生在ST 2水。
2012-12-07 cond-mat.stat-mech
Microsecond long atomistic simulation of supercooled water
过冷水是低于熔化温度的液态水的亚稳相。最近对结晶速率与液相平衡时间尺度之间的关系进行了有趣的讨论。使用水的粗粒单原子模型（mW模型）的计算表明，低于均匀成核温度$T_H\approx225$ K的液体平衡比冰成核慢。本文采用3 $μ$长时间分子动力学方法模拟了TIP4 P-Ew水模型，研究了原子模型在低于$T_H$的过冷区的弛豫性质.有证据表明，TIP4P-Ew模型的液相是在冰成核之前的过冷制度的平衡。
2012-06-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech 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
Dynamical Behavior Near a Liquid-Liquid Phase Transition in Simulations of Supercooled Water
我们通过分子动力学模拟研究了水的ST 2模型的扩散系数在相图的一个宽区域内的行为。ST 2模型在低密度和高密度相之间具有可访问的液-液转变，使该模型成为探索液-液转变对动力学影响的理想候选者。我们在相图中定位特征动力学轨迹，并将其与先前研究的热力学轨迹进行比较。低密度液相显示出从非Arrhenius行为到Arrhenius行为的交叉，表明从脆弱行为到强行为的交叉开始。我们解释这种交叉的低密度液体的渐近方法的随机四面体网络，并表明，在很宽的温度范围内的扩散系数的温度依赖性可以简单地与网络中的缺陷的浓度。因此，我们的研究结果证实，ST 2水的低密度相是一种定义明确的亚稳液体。
2011-05-26 cond-mat.stat-mech
Mixture-like behavior near a liquid-liquid phase transition in simulations of supercooled water
在模拟的水一样的模型（ST 2），表现出液-液相变，我们测试的热力学区域中的液体可以模拟为一个双组分混合物的发生。我们根据与其第五近邻的距离将每个分子分配给两个物种中的一个，并在很宽的温度和密度范围内评估每个物种的浓度。在液-液临界温度和最大密度温度之间的区域中，我们的浓度数据与混合模型预测结果比较好。模型与该区域中的数据的拟合产生临界点位置的准确估计。我们还表明，密度异常区域外的液体是一个简单的混合物建模较差。
2011-02-25 cond-mat.stat-mech
Competing interactions near the liquid-liquid phase transition of core-softened water/methanol mixtures
水是一种独特的物质，具有一长串的热力学、动力学和结构异常，这些异常通常归因于分子间相互作用中两个特征长度尺度之间的竞争。人们一直认为，潜在的液-液相变（LLPT）结束于液-液临界点（LLCP）的水的异常行为的核心。这种转变，已被证明在多个模拟研究似乎是抢占实验自发结晶。在这里，为了暴露在过冷制度中观察到的LLPT附近的自发结晶，和密度异常之间的连接，我们进行了广泛的分子动力学模拟的模型混合物的核心软化水和甲醇。类纯水流体表现出LLPT和密度异常。相比之下，我们的纯甲醇类模型确实有一个LLPT，但缺乏密度异常。我们的研究结果说明了密度异常的消失和自发结晶的温度增加之间的关系：一旦这个温度超过LLCP的临界温度，没有密度异常观察。这种奇特的特征说明了如何微调的竞争相互作用决定了水/酒精混合物的异常行为。
2020-08-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
The Free Energy Surface of Supercooled Water
我们提出了一个详细的分析的自由能表面的一个很好的特点刚性模型的水在过冷状态。我们提出了一个液体自由能的函数形式，最近的理论预测支持[Y。Rosenfeld和P. Tarazona，Mol. { \bf 95}，141（1998）]，并使用它来定位在$T_{C'} = 130 \pm 5$ ~K、$P_{C'}=290\pm 30$ MPa和$ρ_{C'} = 1.10 \pm 0.03$ ~g/cm $^3$的液-液临界点的位置。临界点的观察加强了SPC/E水可能经历液-液相变的可能性。最后，我们讨论的可能性，液-液临界点的方法可以预先由玻璃化转变。
2000-07-28 cond-mat.stat-mech
Supercritical water: percolation transitions and a colloidal mesophase
修正后的水相图显示了三种不同的流体相。在吉布斯密度面上，液相和气相不连续，也不存在临界点。液态水跨越所有温度。区分气体和液体的热力学刚性函数显示了蒸汽和水的互补对应状态之间的显著对称性。
2013-08-21 cond-mat.stat-mech
Density oscillations in a model of water and other similar liquids
我们认为液态水的动力学有一个由O^{-2z}（氧）阴离子和H^{+z}（氢）阳离子组成的分量，其中z是一个（小的）约化的有效电子电荷。这种模型也适用于其他类似的液体。导出了含有声波的两组分离子等离子体密度振荡的本征模，并计算了介电函数。等离子体激元可能有助于最近介绍的液体热力学模型中的元激发。结果表明，利用该模型可以了解水中的声异常。结果被推广到一个不对称的离子物种之间的短程相互作用，以及多组分等离子体，和结构因子的计算。
2008-03-20 cond-mat.stat-mech
Manifestations of metastable criticality in the long-range structure of model water glasses
水的亚稳相行为，包括多晶性（多个非晶态固体相），以及假设的液-液转变和相关的临界点，一直受到人们的关注。然而，这些现象之间的可能关系仍然没有完全了解。使用分子动力学模拟的现实的TIP 4P/2005模型，我们发现了一个惊人的签名的液-液临界点的水玻璃的结构，表现为显着增加的长程密度波动的压力接近临界压力。相比之下，这些签名是不存在的两个模型系统的眼镜，缺乏一个临界点。我们还通过非平衡指数的玻璃化后的偏离平衡的特点;水状系统表现出很强的压力依赖性，在这个度量，而简单的液体没有。这些结果反映了一个令人惊讶的关系之间的亚稳态平衡现象的液-液临界和非平衡结构的玻璃水，与我们的理解水相行为和玻璃物理的影响。我们的计算提出了一个可能的实验路线，探测水和其他流体中的液-液转变的存在。
2021-06-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structural and topological changes across the liquid-liquid transition in water
最近的研究表明，水的TIP 4P/Ice模型可以在低于其液-液临界温度的亚稳平衡下进行数值研究。我们在这里报告模拟沿亚临界等温线，其中两个液体状态具有相同的压力和温度，但不同的密度，可以平衡。这使得在整个过渡期间发生的结构变化清晰可见。我们特别关注氢键网络的拓扑性质如何在液-液转变过程中发生变化。我们的研究结果表明，高密度液体的结构，其特征在于间隙分子的存在，通常解释为第二个邻居壳的崩溃，实际上起源于长环的折叠，在空间中由几个氢键分离的分子对。
2021-04-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Free energy calculations and unbiased dynamics reveal a continuous liquid-liquid transition in water no man's land
在过去的三十年里，低密度液体（LDL）和高密度液体（HDL）形式的过冷水之间的一级相变的存在一直是物理和化学的中心和高度争论的问题。我们提出了一个计算研究，可以确定自由能景观的过冷水在广泛的压力和温度条件下，使用准确的TIP 4P/2005力场。我们的方法结合了基于拓扑的结构转换坐标，国家的最先进的自由能计算方法，和广泛的无偏分子动力学模拟。我们所有的研究结果表明，LDL和HDL形式之间的过渡是顺利的，在整个所谓的“无人区”，自由能障碍不会出现，直到发病的固体，非扩散的无定形形式。
2021-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooperative Origin of Low-Density Domains in Liquid Water
我们研究了由具有足够大的四面体相对于其最近邻的水分子形成的团簇的大小。使用蒙特卡罗模拟的SPC/E模型的水，连同几何分析的基础上Voronoi镶嵌，我们发现，区域的密度低于散装形成的吸积的分子成团超过最小尺寸。星系团主要是线性的物体，随着它们的增长变得不那么紧凑，直到它们达到一个尺寸，超过这个尺寸，进一步的吸积不会伴随着密度的下降。结果表明，在液态水中的“冰状”区域的形成是合作的。
2002-06-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterizing the stepwise transformation from a low-density to a very-high-density form of supercooled liquid water
我们研究了TIP 4P-Ew [J. Chem. Phys. { \bf 120}，9665（2004）]液体模型水的相图，其从沸点下降到密度范围为$0.950 {g} {cm}^{-3}$至$1.355 {g} {cm}^{-3}$的$150 {K}$。除了低密度/高密度（LDL/HDL）的液-液转变，我们观察到高密度/超高密度（HDL/VHDL）的转换为最低温度在$1.30 {g} {cm}^{-3}$。范德瓦耳斯型回路表明存在一阶HDL/VHDL转换。此外，我们确定了一个预过渡在$1.24 {g} {cm}^{-3}$，这表明实验检测到的HDA/VHDA-转换是一个两步的过程。对于前和主HDA/VHDA过渡，我们观察到一个逐步增加的氧配位数为间隙水分子。
2005-12-09 cond-mat.stat-mech
Propagating rotational jump events drive liquid-liquid transition in supercooled liquid water
我们观察到，在低温下，传播事件的外观，起源于相邻的四个和五个配位的水分子之间的相互转换，在过冷液体水，导致在迁移的协调数5在一个字符串一样的方式，沿途创建旋转跳跃。连接事件的长度随着温度的降低而增加。每个传播事件终止于一个3-配位的物种，存在于一个小的数量在大的过冷，它与5-配位的分子相互作用，以消灭这两个物种。我们发现这些增长的动力学相关性表现在一个非线性密度响应函数\times 4（t）的发散式增长中，它由一个四点时间关联函数（FPTCF）给出。\times 4（t）的最大值的轨迹，当相对于最大值的时间t* 作图时，精确地在静态响应函数（比热、等温压缩率）也显示类似的尖锐的发散样峰的温度处显示尖锐的峰。虽然4-和5-配位物种的种群涨落时间关联函数的衰减显著减慢，并且弛豫的阶梯状特征变得明显，但5-配位物种的寿命本身仍然很短。这些结果提出了一个新的分子机制的低温异常和液-液转变的启动，增长和终止的传播跳跃和相互转换事件。
2010-03-16 cond-mat.stat-mech
Local ice-like structure at the liquid water surface
实验和计算机模拟已经证实，液态水的表面可能会以重要的方式偏离常见的整体行为。即使在最简单的情况下，空气-水界面，独特的分层，取向偏差，和氢键的安排已被报道，但其起源和关系的总体图片一直是不完整的。在这里，我们表明，一个广泛的一组这样的观察可以理解，通过类比与结晶冰的基面。使用模拟，我们特别表明，水和冰的表面共享一组结构特征，这表明在空气-水界面处存在纳米级的冰状域。最突出的是分子密度和垂直于界面的取向的共享特征分层。氢键网络几何结构的两点相关性的相似点共享冰状分子间结构的平行方向以及。我们的研究结果支持并显着扩展了以前的概念，冰状结构在液体的边界，并建议，备受讨论的准液体层冰演变成一个准冰层在液态水的表面上的熔点以上微妙。
2022-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of supercooled water
Universidade de Vigo（维戈大学）；CSIC（西班牙国家研究委员会）
提出一个包含真实过冷液态的模型，该模型在结晶固态下亚稳态，通过数值解重现从Speedy-Angell稳定性极限图到Poole等人的亚稳态液-液临界性，并发现液-液临界点的真实存在因与焦耳-汤姆逊气体节流过程的“反转热力学”类比而获得显著理论合理性。
2026-05-22 cond-mat.stat-mech
Coupling atomistic and continuum hydrodynamics through a mesoscopic model: application to liquid water
我们进行了三重尺度的模拟液态水同时耦合原子，介观和连续介质模型的液体。所提出的分子液体的三尺度流体动力学求解器能够使大分子通过介观区域插入到原子域中。我们表明，由于自适应分辨率力的线性动量守恒，三尺度方案对介观模型的细节是鲁棒的。我们的多尺度方法是专为分子模拟开域相对较大的分子，无论是在巨正则系综或非平衡条件下。
2009-08-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase behavior of metastable water from large-scale simulations of a quantitative accurate model: The liquid-liquid critical point
本研究采用FS水模型与先进数值技术，通过大规模模拟证实三维伊辛普适类液-液相临界点的存在，揭示氢键协同性对水反常特性的关键作用，为相关领域提供新见解。
2024-05-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular mean field theory for liquid water
分子之间的吸引键相互作用通常具有内在的守恒定律，这些守恒定律在相应的求和规则方面影响这种系统的统计性质。我们认为晶格水作为一个例子，并阐明了通过一般的计算程序称为“分子平均场”理论的总和规则的后果。计算了平均场的涨落，并推导了许多液体性质，并与蒙特卡罗模拟、分子动力学和实验结果进行了比较。大的相关长度被认为是液相中的求和规则的结果。长程库仑相互作用对我们的结果有轻微的影响。
2010-04-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nuclear quantum effects in water
在这项工作中，路径积分Car-Parrinello分子动力学模拟的液态水。研究发现，核量子效应的引入系统地改善了液态水的第一性原理模拟与实验的一致性。此外，质子动量分布计算利用最近开发的路径积分分子动力学方法。结果表明，这些结果与液态水和冰的中子康普顿散射数据符合得很好。
2008-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Molecular mode-coupling theory for supercooled liquids: Application to water
我们提出的模式耦合方程的描述中观察到的过冷分子液体接近玻璃化转变的缓慢动力学。模式耦合理论（MCT）最初制定的研究在简单的原子液体中的慢松弛，然后扩展到线性分子组成的液体的分析，在这里推广到系统的任意形状，刚性分子。我们比较预测的理论的$q$矢量依赖的分子非遍历性参数，计算通过数值求解分子MCT方程在两个不同的近似方案，“精确”的结果计算从分子动力学模拟过冷水。理论和模拟数据之间的协议支持的观点，MCT成功地描述过冷分子液体的动力学，即使是网络形成的。
1999-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermal Conductivity Minimum: A New Water Anomaly
我们报告了一个新的异常水，在过冷区的热导率的最低值。我们的发现与水的液-液相变的存在是一致的
2007-08-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modeling Diffusive Dynamics in Adaptive Resolution Simulation of Liquid Water
我们提出了一个双分辨率分子动力学（MD）模拟液态水采用最近推出的自适应分辨率计划（AdResS）。空间自适应分子分辨率程序允许从粗粒度到全原子表示的变化，反之亦然。为了找到最合适的粗粒水模型与AdResS，我们首先研究不同的粗粒水模型在再现的全原子系统的结构特性的准确性。通常，粗粒化的分子模型具有比相应的全原子模型更高的扩散常数，这是由于在粗粒化时自由度（DOF）的减少，其消除了与那些积分出的分子DOF相关联的波动力。在这里，我们介绍的方法，以获得相同的扩散动力学在不同的分辨率。我们表明，这种方法导致正确的描述基本的热力学，结构和动力学性质的液态水在环境条件下。
2007-10-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Relationship between Structure, Entropy and Diffusivity in Water and Water-like Liquids
异常行为的过剩熵（$S_e$）和相关的缩放关系与扩散率进行了比较，在液体中有非常不同的基本相互作用，但类似的水状异常：水（SPC/E和TIP 3 P模型），四面体离子熔体（SiO $_2$和BeF $_2$）和流体与核心软化，两个规模斜坡（2SRP）的相互作用。我们证明了在两个水模型中存在的过剩熵异常。使用长度和能量尺度适当的异常行为的发病，密度范围的过剩熵异常被证明是在水中比在离子熔体或2SRP流体窄得多。当约化扩散系数（$D^*$）符合超额熵标度关系时，所有系统的$D^* =A\exp (αS_e)$（Y。Rosenfeld，Phys.Rev.A { \bf 1977}，{ \it 15}，2545），指数标度参数$α$在水的情况下显示出小的等排依赖性。取代$S_e$对相关为基础的近似加重isochore-dependence的扩散率缩放。具有类似的扩散率标度参数的等值线示出具有相应的熵贡献的温度依赖性。在所有四面体液体中，扩散系数、超额熵和超额熵的对关联近似之间的关系是非常相似的。
2010-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
