Water absorption and dissociation processes on pristine low-index TiO$_2$ interfaces are important but poorly understood outside the well-studied anatase (101) and rutile (110). To understand these, we construct three sets of machine learning potentials that are simultaneously applicable to various TiO$_2$ surfaces, based on three density-functional-theory approximations. We compute the water dissociation free energies on seven pristine TiO$_2$ surfaces, and predict that anatase (100), anatase (110), rutile (001), and rutile (011) surfaces favor water dissociation, anatase (101) and rutile (100) surfaces have mostly molecular absorption, while the calculated dissociation fraction on rutile (110) surface may depend on the density functional assumed. Moreover, using an automated algorithm, we reveal that these surfaces follow different types of atomistic mechanisms for proton transfer and water dissociation: one-step, two-step, or both. Our finding thus demonstrates that the different pristine TiO$_2$ surfaces react with water in distinct ways, and cannot be represented using just the low-energy anatase (101) and rutile (110) surfaces.
Characterization of Water Dissociation on $α$-Al$_{2}$O$_{3}$$(1\bar{1}02)$: Theory and Experiment
水与$α$ -氧化铝（即$α$-Al $_{2}$ O $_{3}$）表面的相互作用在各种应用中是重要的，并且是水与环境中丰富的铝硅酸盐相相互作用的有用模型.尽管其重要性，水与$α$ -Al $_{2}$ O $_{3}$表面而不是$(0001)$的相互作用的研究是非常有限的。在这里，我们表征的相互作用的水（D $_{2}$ O）与一个定义良好的$α$ -Al $_{2}$ O $_{3}$ $(1\bar{1}02)$表面在超高真空实验，使用程序升温脱附和表面特定的振动光谱，并在理论上，使用平板密度泛函理论计算。这种结合的方法使得有可能证明，水吸附只发生在一个单一的明确的表面位置（所谓的1-4配置），并在这个网站的分子和解离吸附形式之间的障碍是非常低的：0.06电子伏特。OD拉伸振动的子集平行于该解离坐标，因此预期相对于未耦合的谐振子被移位到低频。为了量化这种效应，我们沿着解离坐标求解振动薛定谔方程，发现基频红移超过1,500 cm $^{\text{-1}}$。在这个模型的上下文中，在中等温度下，我们进一步发现，表面氘核的一部分可能是离域的：解离和分子吸收状态不再是可区分的。
Cluster Assisted Water Dissociation Mechanism in MOF-74 and Controlling it Using Helium
我们表明，水的解离反应H $_2$ O $\rightarrow$ OH+H在有限的环境中的MOF-74通道可以精确地控制通过添加惰性气体He。用从头算方法和红外光谱（IR）阐明整个反应过程，我们证明了水分子之间的相互作用对水簇的形成至关重要，其使解离势垒降低高达37%，从而显着影响反应。我们的时间分辨红外测量证实，这些簇的形成可以通过引入He气体来抑制，从而提供对水解离速率的前所未有的控制。由于水解离反应是MOF-74在水存在下结构不稳定的原因，我们对反应机理的发现为设计水稳定的MOF-74版本以及一般理解MOF中与水相关的现象奠定了基础。
Formation and Thermodynamic Behavior of THF-Water Hydrates in Confined Mesoporous Media
Institute of Physics of Rennes, CNRS-University of Rennes 1（雷恩物理研究所，法国国家科学研究中心-雷恩第一大学）；Laboratoire Léon Brillouin（莱昂·布里渊实验室）；Institut des Sciences moléculaires, UMR5255 CNRS – Université de Bordeaux（分子科学研究所，法国国家科学研究中心-波尔多大学）
Crystallization of pristine cubic ice from liquid at ambient pressure
University College London（伦敦大学学院）；ISIS Neutron and Muon Source, Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory（ISIS中子与μ子源，科学与技术设施委员会，拉瑟福德阿普尔顿实验室）；Uppsala Universitet（乌普萨拉大学）；University of Oxford（牛津大学）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究立方冰 Ic 能否从液态直接形成等问题，通过冷却介孔二氧化硅内水溶液在常压下获得原始立方冰 Ic，利用中子散射技术证明其可重复形成且为唯一稳定晶相，揭示该多晶型物在自然和合成过程中作用更重要。
Machine Learning Accelerated Computational Surface-Specific Vibrational Spectroscopy Reveals Oxidation Level of Graphene in Contact with Water
State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, iChEM, College of Chemistry and Chemical Engineering, Discipline of Intelligent Instrument and Equipment, Xiamen University（厦门大学化学化工学院物理化学固体表面国家重点实验室）；Pen-Tung Sah Institute of Micro-Nano Science and Technology, Xiamen University（厦门大学彭唐沙微纳科学技术研究院）；Institute of Artificial Intelligence, Xiamen University（厦门大学人工智能研究院）
Water Chemisorption and Reconstruction of the MgO Surface
观察到的MgO与水的反应性与理论计算明显冲突，理论计算表明分子解离不会发生在完美的（001）表面上。我们进行了从头计算的总能量计算表明，涉及重建形成（111）羟基表面的化学吸附反应是强烈优选的，Δ E = -90.2kJ/mol。我们得出结论，质子化稳定，否则不稳定的（111）表面，这是最稳定的表面，而不是裸露的（001），在环境条件下的MgO。
HyTopo A High-Performance Hierarchical Algorithm for Mapping the Structural Evolution and Transition Networks of Gas Hydrates
Future Technology School, Shenzhen Technology University（深圳技术大学未来技术学院）；College of Applied Sciences, Shenzhen University（深圳大学应用科学学院）；College of Physical Science and Technology, Bohai University（渤海大学物理科学与技术学院）；Department of Electronic Engineering and Materials Science and Technology Research Center, The Chinese University of Hong Kong（香港理工大学电子工程系及材料科学技术研究中心）；School of Energy Science and Engineering, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学能源科学与工程学院）；Zhengzhou Advanced Research Institute of Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学郑州先进研究院）；Department of Chemical and Materials Engineering, University of Alberta（阿尔伯塔大学化学与材料工程系）
Structure of a Water Monolayer on the Anatase TiO$_2$(101) Surface
钛白（TiO $_2$）由于其光催化分解水的能力而在人工光合作用的研究中起着核心作用。尽管在这一领域进行了40多年的深入研究，但对技术相关的TiO 2 $_2$（101）表面上的第一个水单层的性质仍然存在一些争论。在这项工作中，我们使用第一性原理计算来逆向工程[Walle et al.，J. Phys. Chem. C 115，9545（2011）]，并发现支持在第一单层中存在解离水和分子水的混合物的证据。使用半局部和混合功能的计算，我们修改了目前的理解的吸附能量显示，通过形成一个氢键合的羟基-水络合物的能量成本的水解离降低。我们还表明，这样一个复杂的可以提供一个不寻常的超结构在高分辨率扫描隧道显微镜实验中观察到的解释。
