HBAT 2: A Python Package to Analyse Hydrogen Bonds and Other Non-covalent Interactions in Macromolecular Structures
HBAT 2是一款基于Python的工具，用于分析宏分子结构中的氢键及其他非共价相互作用，提供多种用户界面以满足不同需求。
2026-02-16 physics.chem-ph
Partition potential for hydrogen-bonding in formic acid dimers
利用配分密度泛函理论计算了甲酸二聚体的四种低能构象的基态能量和密度。孤立和PDFT单体密度之间的差异显示出类似的变形模式的主要和次要的氢键之间的所有四个二聚体。与此相反，分区电位显示在键合区域没有可转移的功能。这些观察结果突出了全球性的分区潜力和合作的效果，发生时，二聚体是通过一个以上的氢键绑定。我们还提供了直观的（但未经证实的）观察，碎片变形能较大的系统具有较大的结合能的数值确认。
2018-09-24 physics.chem-ph
The quest for self-consistency in hydrogen-bond definitions
在过去的几十年中，通过经典的计算机模拟，提出了几个氢键的定义。为了验证它们在广泛条件下的自洽性，本文对温度范围从220 K到400 K的六种最常见的氢键定义和六种经典的水模型进行了比较研究。我们的研究结果表明，在调查的温度区间，一般弱的定义之间的协议。此外，基于几何的定义的截止选择取决于温度和水模型。因此，分析不同温度下的相同水模型以及相同温度下的不同水模型将需要开发特定的截止值。有趣的是，发现两个氢键的定义，最近推出，以改善更传统的方法之间存在很大的差异。我们的研究结果预计，一个更普遍的方式来表征氢键在经典的分子系统是必要的。
2013-08-23 physics.chem-ph
Elucidating the Nature of $π$-hydrogen Bonding in Liquid Water and Ammonia
本研究通过机器学习势增强的从头算路径积分分子动力学模拟，阐明了液态水和氨中苯周围π-氢键的结构、动力学及光谱特征，并揭示了水中特有的反协同效应，为经验力场描述提供了参考。
2024-03-19 physics.chem-ph
Quantum delocalization of protons in the hydrogen bond network of an enzyme active site
酶利用蛋白质结构来创建高度专业化的结构基序，可以大大提高复杂化学转化的速率。在这里，我们使用的实验，结合从头算模拟，完全包括核量子效应，表明一个三联体的强氢键酪氨酸残基内的活性位点的酶甾酮异构酶（KSI）促进量子质子离域。这种离域显着稳定的活性位点酪氨酸残基的去质子化，导致在其酸性非常大的同位素效应。当中间类似物对接时，其被并入氢键网络中，从而在活性位点中产生扩展的量子质子离域。这些结果揭示了核量子效应在稳定KSI活性中间体的氢键网络中的作用，以及质子在含有强氢键的生物系统中的行为。
2015-01-01 physics.chem-ph
Energy relaxation and thermal diffusion in IR pump-probe spectroscopy of hydrogen-bonded liquids
红外泵浦-探测光谱提供了氢键液体动力学的详细信息。由于所吸收的泵浦脉冲能量的耗散，热平衡动力学也有助于观察到的信号。将这种贡献从分子反应中分离出来仍然是一个开放的挑战。通过对液态氘代甲醇的非平衡分子动力学模拟，我们发现快的分子振动弛豫和慢的热扩散是解耦的，并且发生在不同的长度尺度上。氢键网络的瞬态结构通过影响几纳米长度尺度上的热扩散率来影响热弛豫。
2019-06-03 physics.chem-ph
Effect of Substitution Group on Intramolecular Hydrogen Bond of Amino Alcohols from Raman spectroscopy
本研究利用拉曼光谱和理论计算探讨N端取代基对氨基醇分子内氢键的影响，发现供电子基团取代能增强氢键并增加构象比例，为调控氢键强度和CO2捕获策略提供新见解。
2024-03-21 physics.chem-ph
Hydrogen Bonding in Ionic Liquids Probed by Linear and Nonlinear Vibrational Spectroscopy
采用红外光谱、线性拉曼光谱和多重CARS光谱研究了三种咪唑基离子液体[Cnmim][NTf 2]的结构，其中咪唑环1位上的烷基链长分别为1、2和8。重点一直在咪唑环的CH-伸缩区域，这是应该携带有关离子液体中可能的氢键网络的信息。的测量结果进行了比较，计算相应的非谐振动光谱的簇[C2mim][NTf 2]组成的四个离子对。结果支持C（4）-H和C（5）-H基团间存在弱氢键，C（2）-H基团间存在较强氢键的假设。
2012-09-05 physics.chem-ph
Performance of a Nonempirical Density Functional on Molecules and Hydrogen-Bonded Complexes
最近，Tao和Mo（TM）基于模型交换关联空穴导出了一个亚广义梯度近似泛函。在这项工作中，该功能的性能进行评估的标准测试集，使用6-311++G（3df，3 pd）基组。这些测试集包括223个G3/99形成的势能、99个原子化能、76个势垒高度、58个电子亲合能、8个质子亲合能、96个键长、82个谐波振动频率、10个氢键分子复合物和22个原子激发能。我们的计算表明，TM功能可以实现高精度的大多数性能考虑，相对于LSDA，PBE，和TPSS泛函。特别是，它产生的质子亲和力，谐波振动频率，氢键离解能和键长，原子激发能的最佳精度。
2016-12-16 physics.chem-ph
Indirect Interactions Between Proton Donors Separated by Several Hydrogen Bonds
我们扩大了我们最近提出的质子传导机制的定义，包装酸机制，这发生在条件下的集中质子供体。最初的定义指出，只有当质子供体之间直接形成氢键时，才发生酸-酸相互作用，这有助于克服速率决定步骤的障碍。在这里，它表明，质子供体可以相互作用，即使当供体通过几个H-键分离。这些相互作用对质子扩散系数的影响是由从头计算证实。
2016-10-23 physics.chem-ph
Quantum Nature of the Hydrogen Bond from Ambient Conditions down to Ultra-low Temperatures
许多实验技术，如标记光解离和氦纳米液滴分离光谱操作在非常低的温度下，以研究氢键。为了阐明这种超冷和通常的环境条件之间的差异，不同的氢键系统进行了系统的研究，从300 K到约1 K，使用路径积分模拟，明确考虑两个，原子核和热波动的量子性质。为了这个目的，有限大小的水簇，特别是水二聚体和六聚体，质子化水簇，包括Zundel和本征络合物，以及作为凝聚相代表的六方冰直接作为温度的函数进行比较。而较弱的氢键，目前在中性系统中，显示出明显的结构差异之间的环境条件和超冷制度，较强的氢键的质子化的水簇相比，它们的量子基态受温度的扰动。在所有研究的系统中，发现原子核的量子离域随温度变化剧烈。有趣的是，当达到约1 K的温度时，对于相对较弱的空间约束，重氧的空间量子离域接近质子的空间量子离域，并且在Zundel络合物中的中心氢键的情况下甚至显著超过后者。这些发现与在超冷与环境条件下进行的氢键实验之间的比较有关，并且通过将我们对非共价相互作用的见解无缝扩展到超低温来理解原子核的量子离域现象。
2019-11-21 physics.chem-ph
Nature of Hydrogen Bond in Water
本工作致力于研究氢键的物理性质。氢键势$Φ_{H} (r,Ω)$作为水分子相互作用能的不可约部分进行了研究。它被定义为广义Stillinger-David势与色散势和多极相互作用势之和的差。$Φ_{H} (r,Ω)$对分子间电位的相对贡献不超过（10 \div 15）%。
2012-02-14 physics.chem-ph
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
Hydrogen Bonding and Nuclear Quantum Effects in Clays
氢键在粘土的化学中是至关重要的，介导粘土表面和水之间的相互作用，并且对于分离层之间的一些材料。粘土计算模型的准确性取决于处理电子结构的理论水平，这是公认的。然而，对于氢键系统，轻氢核在电子势能面上的运动常常受到量子离域的影响。使用路径积分分子动力学，我们表明，核量子效应导致一个相对较小的变化，在粘土的结构，但一个是可比的变化所引起的治疗粘土在不同层次的电子结构理论。考虑到量子效应会削弱粘土中的氢键，粘土不同层之间的氢键比同一层内的氢键受到的影响更大;这归因于一个事实，即层内H原子的限制与其参与氢键无关。更重要的是，核量子效应对氢键的削弱导致这些系统的振动光谱发生变化，显著地移动了O-H伸缩峰，这意味着为了通过计算建模充分理解这些光谱，必须包括电子和核量子效应。我们发现，流行的CLAYFF模型的粘土，O-H伸缩区域的振动光谱的重新参数化后，更好地匹配的实验之一，与其他实验性质的模型的协议没有损害。
2021-12-23 physics.chem-ph
Acid Base Chemistry of Short Hydrogen Bonds: A Tale of Schrödinger's Cat in Glutamine-Derived Crystals
研究通过路径积分从头算分子动力学揭示，在L-谷氨酸衍生有机晶体的短氢键中，核量子效应消除经典势垒并使质子对称化，使供体和受体同时具备酸碱双重性质。
2025-08-11 physics.chem-ph
Physical Nature of Hydrogen Bond
讨论了氢键（H键）的物理性质和正确定义。分析了氢键对水的热力学、动力学和光谱性质的影响。氢键作为水分子之间的尖锐定向和饱和桥的传统模型与水的比容、蒸发热、自扩散和运动剪切粘度系数的行为不相容。另一方面，本文还指出，水分子的偶极矩变化和羟基的价振动频移完全可以用氢键静电模型来解释。同时，水在液态和汽态下的热容随温度的变化关系清楚地证明了弱氢键的存在。对水二聚体的分析表明，弱氢键对其基态能量的贡献比水分子间静电相互作用的能量约低4--5倍。得出了氢键在其他情况下具有相同性质的结论。
2015-09-01 physics.chem-ph
Properties of Hydrogen Bonds in the Protic Ionic Liquid Ethylammonium Nitrate. DFT versus DFTB Molecular Dynamics
用密度泛函理论和密度泛函紧束缚方法对质子离子液体硝酸乙铵六聚体簇进行了比较分子动力学模拟.重点是评估DFTB方法的性能，以描述离子之间氢键的动力学和红外光谱特征。平均几何形状和几何相关性被发现是相当相似的。这同样适用于远红外光谱区域。差异更明显的NH-和CH-伸缩带，DFTB预测更广泛的强度分布。DFTB完全不能描述由硝酸根阴离子振动形成的指纹范围。最后，H-键内的电荷波动的特征在于产生适度的几何形状的依赖性。在此基础上，推荐用DFTB模拟这类离子液体的氢键性质。
2017-03-23 physics.chem-ph
Imaging Hydrogen Bond in Real Space
氢键通常被认为是缺电子氢原子和高电子密度区域之间的纯静电相互作用。本文首次利用双势垒模式下的共振隧穿效应，利用室温扫描隧道显微镜（STM）对实空间中的氢键进行了直接成像。STM观察表明，C=O：HO氢键在金属表面上的抬升高度为几埃，呈现梭形结构，在单个氢键的氧原子和氢原子连接方向上有明显的反差.峰的偏离中心位置和氢键出现高度随扫描偏压的变化表明，C=O：HO氢键中所涉及的氧原子和氢原子的电子轨道之间存在一定的杂化。
2013-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Characterizing and contrasting structural proton transport mechanisms in azole hydrogen bond networks using ab initio molecular dynamics
咪唑和1，2，3-三唑是有前途的氢键杂环，通过结构机制传导质子，其衍生物存在于从生物质子通道到质子交换膜燃料电池的系统中。在这里，我们利用多个时间步长进行从头算分子动力学的咪唑和1，2，3-三唑在纳秒的时间尺度。我们发现，尽管这些化合物的结构相似，它们的质子扩散常数的变化超过一个数量级。我们的模拟揭示了这些差异的原因扩散常数，其范围从氢键链的线性度的1，2，3-三唑中的中心氮原子对质子传输的影响。特别是，我们发现的两个“阻断”机制的证据，在1，2，3-三唑，其中共价键和氢键形成的中心氮原子限制质子的流动性。因此，我们的模拟提供了深入了解实验观察到的质子电导率的10倍差异的起源。
2021-10-26 physics.chem-ph
Hydrogen bonds and dynamics of liquid water and alcohols
使用修改后的Arrhenius近似，水，醇，和己烷结构重排反应的活化能负责其动态和介电特性的温度依赖性进行了测定。范德华力与水和醇分子的带电中心的相互作用调节分子的平移和旋转运动，确保液体局部结构变化的放热和吸热反应的热效应的协调和平衡。氢键的涨落偶极子的长程作用和它们被热能共振激发是水性质温度依赖性异常的基础，并在273 K和298 K点引发其相变。在273至298 K范围内，水分子动力学偏离Arabius和Stokes Einstein方程，这与水的类冰相集体动力学的高贡献有关，该水相由Ih冰的六角簇构成的氢键网络组成。
2020-11-02 physics.chem-ph
Hydrogen bonding and percolation in propan-2-ol -- water liquid mixtures: X-ray diffraction experiments and computer simulations
已经对丙-2-醇（a.k.a.异丙醇或2-丙醇），对于醇含量在10和90摩尔%之间，从室温下降到230 K。分子动力学模拟，通过使用全原子参数化的丙醇分子和著名的TIP 4P/2005水模型，能够提供半定量的描述所测量的总结构因子。与氢键有关的各种量，如氢键数，环状实体的尺寸分布和簇的尺寸分布，已确定从模拟获得的颗粒坐标。在室温下的渗滤阈值可以估计为异丙醇浓度为62和74摩尔%之间，而在非常低的温度下，计算得到的值高于90摩尔%。
2020-01-31 physics.chem-ph
Inverse Temperature Dependence of Nuclear Quantum Effects in DNA Base Pairs
尽管氢键具有固有的量子力学性质，但核量子效应（NQE）如何改变氢键的强度尚不清楚。考虑到这一点，我们使用从头算路径积分分子动力学来确定NQE的DNA碱基对复合物，可以说是最重要的氢键系统的结合的绝对贡献。我们发现，根据温度，NQE可以加强或削弱氢键复合物内的结合。作为有点违反直觉的结果，NQE在低温下对氢键强度的影响比在室温下小。我们合理化这在低频和高频振动模式之间的NQE的竞争。扩展这个想法，我们还提出了一个简单的模型来预测温度依赖性的NQE的氢键强度一般。
2016-11-18 physics.chem-ph
Quantifying hydrogen bonding using electrically tunable nanoconfined water
该研究提出将氢键视为电场中弹性偶极子的新方法，并以石膏中的二维结晶水为模型，仅凭伸缩振动频率量化氢键强度及相关性质，同时提出氢键异质结构新材料。
2025-02-21 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Self-Interaction Correction in Water-Ion Clusters
我们研究了自相互作用误差在密度泛函近似中对各种水离子团簇的重要性。本文采用Fermi-Löwdin轨道自相互作用修正（FLOSIC）方法，结合LSDA、PBE和SCAN计算了氢键水离子团簇、\textit{i.e.}、水离子团簇、水氢离子团簇、水氢氧化物团簇、水卤化物团簇以及非氢键水碱团簇的结合能。在氢键结合的水离子簇中，结构单元由氢原子连接，尽管这种连接比水分子之间的正常氢键更强和更长，因为离子上的电子与水分子上的永久和诱导偶极子相互作用。我们发现，自相互作用的错误overbind的氢键水离子簇和FLOSIC减少了错误，并带来了更紧密的协议与更高层次的计算结合能。非氢键的水-碱团簇不受自相互作用误差的显著影响。自相互作用校正PBE预测的最低平均无符号误差的结合能（$\leq$ 50毫电子伏/ \ce{H2O}）的氢键水离子簇。自相互作用误差在很大程度上也取决于集群的大小，并且FLOSIC不能准确地捕捉所有集群中的细微变化，这表明需要进一步改进。
2020-12-25 physics.chem-ph
Quantum Monte Carlo Calculations of Dihydrogen Binding Energetics on Ca Cations: an Assessment of Errors in Density Functionals for Weakly Bonded Systems
我们研究了单氢分子和四氢分子与带正电荷的钙离子的结合。通过与基准量子蒙特卡罗（QMC）计算比较，我们表现出广泛的变化，在其他更近似的电子结构方法，包括常见的密度泛函。单决定簇QMC计算发现，对于四重氢分子情况，对于0.77埃的固定氢键长度，在约0.1 eV的短程处没有结合。密度泛函计算使用常见的泛函，如LDA和B3 LYP的QMC结合曲线有很大的不同。我们表明，使用充分的Hartree-Fock交换和PBE相关性（HFX+PBEC）获得的QMC结果，定性和定量的密切一致。这些结果都激励了改进的功能的使用和开发，并表明需要谨慎应用电子结构方法弱结合系统，如贮氢材料的基础上金属离子修饰的纳米结构。
2010-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Variations of the Hydrogen Bonding and of the Hydrogen Bonded Network in Ethanol-Water Mixtures on Cooling
广泛的分子动力学计算机模拟已经进行了乙醇-水液体混合物在富水侧的组成范围内，与10，20和30摩尔%的醇，在室温和给定的混合物的实验凝固点之间的温度。结合两种刚性水模型（SPC/E和TIP 4P/2005），对乙醇进行了全原子型（OPLS）原子间相互作用势假设。这两种组合都提供了在每个温度下的实验X射线总结构因子的良好再现;这为进一步的结构分析提供了强有力的基础。除了部分径向分布函数，氢键组装的各种描述符，以及氢键网络已被确定从模拟的粒子配置。一个明确的趋势是观察到，随着温度的降低，水分子参与氢键的比例增加，正好2供体和2受体网站。关于通过氢键结合在一起的较大组件，主要关注的是环状实体的性质：人们发现，类似于甲醇-水混合物，氢键环的数量随着温度的降低而增加。然而，对于乙醇-水混合物，可以观察到不是六重环而是五重环的优势。
2018-03-11 cond-mat.soft physics.chem-ph
Quantum Confinement in Hydrogen Bond
在这项工作中，量子限制效应被提出作为涉及氢键的分子基团的振动光谱的位移的原因。在这种方法中，氢键对氢施加了空间势垒并限制了其振荡运动。通过Morse势研究了大分子中NH和OH分子团在受限（形成氢键时）和非受限（不存在氢键时）情况下的振动跃迁。能量是通过变分法与超对称量子力学（SQM）的形式获得的试探波函数。结果表明，可以区分与氢键存在有关的发射峰。这些分析结果与红外光谱的实验结果进行了比较，结果令人满意。
2015-02-09 physics.chem-ph quant-ph
Hydrogen bonding characterization in water and small molecules
基于密度泛函理论，采用第一性原理计算研究了水二聚体中的氢键，质子化水二聚体中的氢键，其他小分子中的氢键，水环团簇中的氢键，以及冰中的氢键，涵盖了很宽的键强度范围.我们计算结构，能量，和静电（诱导分子偶极矩）属性。特别是，氢键的特点是在微分电子密度分布和配置文件，以及最大本地化的Wannier函数的中心的移位。来自后一个量的信息可以被传递到一个单一的几何键参数中，该几何键参数似乎与迈耶键序参量相关，并且可以被视为对氢键的共价贡献的估计。通过考虑环状水六聚体和冰的六方相，我们还阐明了氢键形成中合作/反合作效应的重要性。
2017-03-24 cond-mat.other physics.chem-ph
Revealing the multi-bonding state between hydrogen and graphene-supported Ti clusters
氢在石墨烯负载的金属簇上的吸附由于氢和金属簇之间的键合的复杂性质而引起了很多争议。实验和理论研究了氢和石墨烯负载钛团簇的键型。透射电子显微镜观察表明，在石墨烯上形成了纳米级的Ti团簇。热脱附光谱从氢化石墨烯支撑的Ti簇中捕获三个氢脱附峰。第一性原理计算还发现了三种类型的相互作用：两种类型的键具有不同的部分离子特性和物理吸附。其物理起源取决于Ti团簇的电荷状态：当Ti团簇是中性的时，H2解离，并且H与Ti团簇形成键。另一方面，H2以分子形式吸附在带正电荷的Ti簇上，导致物理吸附。因此，这项工作阐明了氢在石墨烯负载的钛簇上的成键机制。
2016-08-03 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Elimination of Interionic Hydrogen Bonding in the Imidazolium-Based Ionic Liquids
氢键是室温离子液体中一个非常重要的现象。氢键的存在或不存在急剧地改变纯物质的自扩散、剪切粘度、相变点和其他关键性质。对于某些应用，阳离子-阴离子氢键的存在是不希望的。在本论文中，我们探讨了去除氢的前景…咪唑硼酸盐中的氟离子吸引力，这是这类系统中最强的非共价相互作用。四氟硼酸根阴离子的化学改性不仅消除了氢键，而且改变了阴离子附近阳离子的最佳取向。虽然咪唑环的最酸性的氢原子仍然是阳离子的最重要的亲电中心，但它不会与适当修饰的阴离子产生强的静电驱动配位模式。报道的新的物理见解有助于组成更强大的离子液体和调整溶剂化性能的咪唑类RTIL。
2021-11-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Unravelling the influence of quantum proton delocalization on electronic charge transfer through the hydrogen bond
在形成氢键后，电子电荷密度在供体和受体之间转移，影响从水合到光谱的过程。在这里，我们使用从头算路径积分模拟，以阐明核量子效应在确定的范围内的氢键物种在气相和液相中的电荷转移的作用。我们表明，原子核的量子化会引起电荷转移幅度及其温度依赖性的巨大变化。然后，我们解释了如何一个单一的几何参数确定通过氢键的电荷转移。因此，这些结果表明，核量子效应是至关重要的电荷转移的准确描述，并提供了一个物理透明的方式来理解氢键如何引起它。
2018-11-27 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Intrinsic Rashba coupling due to Hydrogen bonding in DNA
我们提出了一个分析模型，讨论了氢键对模型DNA分子自旋轨道耦合的影响。在这里，我们详细分析了电场，由于在DNA碱基对上的氢键的极化和推导，在紧密结合的分析带折叠的方法，一个内在的Rashba耦合，这应该决定的顺序的自旋活性效应的手性诱导自旋选择性（CISS）的效果。发现的耦合是10倍以上的固有耦合估计先前和点的主要作用，氢键除了手性的情况下，生物分子。我们预期在寡肽中具有类似的主导效应，其中手性结构由氢键支撑，并且承载轨道上的运输电子。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Hydrogen bonding in acrylamide and its role in the scattering behavior of acrylamide-based block copolymers
氢键在许多嵌段共聚物的微相分离行为中起作用，例如在光刻中使用的那些嵌段共聚物，其中由于氢键的较强相互作用可以导致自组装结构的较小周期，从而允许产生更高分辨率的模板。然而，目前的统计热力学模型用于描述微相分离，如Flory-Huggins方法，不考虑氢键的一些重要性质，如位点特异性和协同性。在这一理论和实验相结合的研究中，一个步骤是朝着发展一个更完整的聚合物中的氢键理论，使用聚丙烯酰胺作为模型系统。首先，我们开发了一套缔合模型来描述酰胺中的氢键。这两个模型与一个缔合常数和两个缔合常数被认为是。用该理论对丙烯酰胺氯仿溶液的红外光谱数据进行拟合，从而确定模型参数。然后，这些参数被用来计算一个聚丙烯酰胺嵌段和一个非氢键嵌段的无规相近似的二嵌段共聚物的无序状态的散射函数。然后，它表明，与氢键的逆散射函数的表达式是相同的，没有氢键，但与Flory-Huggins参数$χ$取代的有效值$χ_\text{eff}=χ+δχ_\text{HB}\left(f\right)$，其中氢键的贡献$δχ_\text{HB}$取决于体积分数$f$的氢键块。我们发现，模型与两个常数给出更好的预测的键能在丙烯酰胺二聚体和更现实的渐近行为的缔合常数和$δχ_\text{HB}$在高温的限制。
2018-05-24 cond-mat.soft physics.chem-ph
Chloride ions as integral parts of hydrogen bonded networks in aqueous salt solutions: the appearance of solvent separated anion pairs
在过去的50年里，与氯离子的氢键经常被讨论。尽管如此，这种二级分子间键合相互作用在氢键网络中的可能作用还没有被详细研究。在这里，我们认为计算机模型的浓缩氯化锂水溶液和计算通常的氢键网络特性，如集群的大小和环状实体的分布，无论是模型，考虑和不考虑氯离子。在氢键环的分析过程中，在高LiCl浓度下检测到大量的“溶剂分离阴离子对”。它表明，考虑到卤素阴离子的氢键网络的有机成分，使结构细节的解释显着更有意义的比只考虑水分子。最后，我们比较模拟的结构产生的“好”和“坏”的潜在集的基础上，在这里开发的工具，并表明，这种新的概念，确实，也有助于区分合理和无意义的结构模型。
2020-05-21 cond-mat.soft physics.chem-ph
Non-adiabatic theory of the hydrogen bond. Quantum computation?
氢键通常在夹核近似下描述，其中电子和振动运动被分开考虑。这种方法导致双阱势，有利于质子隧穿。在这项工作中，氢键通过基于非绝热汉密尔顿的形式来描述，其中电子运动和振动运动耦合在一起。准简并与氢键支持这种方法，这是提供一个替代图片的质子隧穿。
2021-12-07 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Mediation of hydrogen-bond coupling interactions by programmable heating and salting
结果表明，程序升温和盐化对O：H-O氢键的O：H和H-O伸缩声子的频移具有相同的影响，表明程序升温和盐化都使O：H键变长变软，而使H-O键变短变硬，这是由于相邻氧原子间电子对的库仑排斥作用减弱所致.理解为霍夫迈斯特系列提供了可能的机理和洗涤剂对织物的洗涤效果。
2013-10-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Universal features in lifetime distribution of clusters in hydrogen bonding liquids
已知氢键液体，通常是水和醇，形成不稳定的结构（网络、链等），因此，这种结构的寿命是一个重要的微观参数，可以在计算机模拟中计算。由于这些团簇实体在本质上大多是统计的，因此可以预期，在短时间范围内，它们的寿命分布将是时间的宽的类高斯函数，其中单个最大值表示它们的平均寿命，并且弱依赖于诸如键合距离和角度的标准，与非氢键简单液体非常类似，而已知长时间部分具有某种幂律依赖性。出乎意料的是，本文研究的所有氢键液体，即水和醇，显示出高度分级的三种类型的比寿命，在亚皮秒范围0-0.5ps。主要寿命非常强烈地依赖于键合距离标准，并与氢键对有关。这种模式在非氢键简单液体中是不存在的。二次和三次平均寿命与团簇有关，几乎与成键判据无关。在这两个寿命中，只有第一个寿命与简单液体的寿命有关，这就提出了第三个寿命的性质问题。对醇的研究表明，第三寿命与氢键团簇的拓扑结构有关，其分布也可能受到“浴”周围烷基尾的影响。研究表明，氢键液体具有普遍的氢键寿命等级，不同类型的氢键液体具有不同的氢键寿命等级，氢键寿命等级取决于团簇结构的拓扑结构
2021-05-07 cond-mat.soft physics.chem-ph
Covalent features in the hydrogen bond of a water dimer: molecular orbital analysis
Jilin University（吉林大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）
本研究通过密度泛函理论与post-Hartree-Fock方法，发现水二聚体氢键存在两个跨氧氢的成键分子轨道，结合能量分解分析证实其类共价特征，为水相关体系及生命科学的本质理解提供新依据。
2015-07-08 physics.atm-clus physics.chem-ph
Unified description of hydrogen bonding and of proton transfer by a two-state effective Hamiltonian
由于分子中H原子轨道与施主和受主原子轨道之间的量子力学相互作用，两个分子之间的氢键被认为是有效的哈密顿量。哈密顿量作用于两个非绝热态，并且其矩阵元具有简单的化学激发形式。该模型提供了洞察到“氢键之谜”，描述了不同类别的债券，和经验之间的相关性的供体-受体的距离R和结合能，键长，和软化的振动频率。一个关键的预测是UV光解的氢键复合物通过激发的电子态与提高振动频率。
2011-09-21 cond-mat.str-el physics.chem-ph
Simultaneous photon absorption as a probe of molecular interaction and hydrogen-bond correlation in liquids
我们研究了液体甲醇中相邻分子对近红外光子的同时吸收。两个OH-伸缩模式的同时吸收被发现发生在一个能量高于两个吸收模式的总和。该频移由模式之间的相互作用引起，并且其值已被用于确定相邻甲醇分子之间的平均耦合。我们发现的均方根耦合强度为46+/-1 cm-1，远远大于可以解释的过渡偶极耦合，这表明氢键介导的相邻分子之间的相互作用在液体甲醇中发挥了重要作用。同时振动吸收的最重要的方面是，它允许定量调查的氢键协同。我们推导出在何种程度上的氢键强度的相邻分子的相关性通过比较线的形状的吸收带所造成的同时吸收的基本过渡。令人惊讶的是，发现甲醇中相邻的氢键具有很强的相关性，从数据中我们获得了0.69+/-0.12的氢键相关系数。
2007-03-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Picosecond lifetimes of hydrogen bonds in the halide perovskite CH$_3$NH$_3$PbBr$_3$
本文通过机器学习力场分子动力学模拟，研究了CH$_3$NH$_3$PbBr$_3$中氢键在70 K至350 K范围内的动力学，发现氢键寿命随温度升高从7.6 ps降至0.16 ps并呈阿伦尼乌斯行为，同时揭示了氢键对振动态和物理性质的重要影响。
2024-07-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Conjugation in hydrogen-bonded systems
本文通过分析氟化氢、水和氨团簇的电子密度分布，揭示氢键体系中存在σ-与π-结合，并指出离域共轭π体系是决定团簇额外稳定性和协同现象的关键因素。
2012-04-02 physics.atm-clus physics.chem-ph
Crystal structures and proton dynamics in potassium and cesium hydrogen bistrifluoroacetate salts with strong symmetric hydrogen bonds
用单晶中子衍射技术测定了室温、20 K和14 K下双三氟乙酸钾和铯的晶体结构。晶体分别属于I2/a和A2/a单斜空间群，没有明显的相变。对于这两种晶体，三氟乙酸盐实体形成通过横跨反转中心的非常短的氢键连接的二聚体。任何质子无序或双最小势都可以被拒绝。重新分析了先前发表的[Fillaux和Tomkinson，Chem.Phys.158（1991）113]在500 ~ 1000 cm^{-1}之间OH伸缩区的非弹性中子散射谱线。最佳拟合电位具有马来酸氢钾已报道的主要特征[Fillaux等人，Chem.Phys.244（1999）387]。它由一个包含基态的窄阱和一个对应于氢键解离的浅上部组成。
2004-12-24 nlin.PS physics.chem-ph
Exactly solvable Schrödinger equation with double-well potential for hydrogen bond
我们构造了一个双势阱，通过将薛定谔方程简化为汇合Heun方程，可以精确求解该双势阱。因此，波函数通过汇合Heun函数表示。后者在{ \sl {Maple}}中制成表格，以便容易处理所得溶液。在最后一个区间的边界处，电势是无限的，这使得它非常适合于建模氢键（普通和低势垒的）。通过对$KHCO_3$分子中氢键的详细处理，验证了理论计算结果，并与文献实验数据进行了比较。
2017-03-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
IR Spectrum of the O-H$...$O Hydrogen Bond of Phthalic Acid Monomethylester in Gas Phase and in CCl$_4$ Solution
用溶液中的五维气相模型和经典分子动力学模拟研究了标题化合物在氢键OH伸缩振动光谱范围内的吸收光谱。气相模型预测的费米共振之间的OH-伸缩的基本和第一OH-弯曲泛音过渡相当大的振子强度重新分布。在非绝热势能曲线模型中研究了氢键低频振动的非谐耦合导致的振动级数。偶极-偶极关联函数的凝聚相模拟结果在3000 \cm区域与实验数据吻合良好的宽带。此外，2600 \cm附近较弱的吸收特征已被确定为是由于氢在氢键内的运动。
2009-12-07 physics.chem-ph physics.comp-ph
Quantum Confinement in Hydrogen Bond of DNA and RNA
氢键是稳定DNA和RNA大分子的基本成分。这项工作的主要贡献是定量地描述这种相互作用的结果的量子限制的氢。自由和受限系统的结果与实验数据进行了比较。计算用于识别谱线的振动运动的能隙的形式主义是与超对称量子力学相关联的变分方法。
2015-02-09 physics.chem-ph quant-ph
A molecular equation of state for alcohols which includes steric hindrance in hydrogen bonding
在本文中，我们开发的第一个状态方程含醇的混合物，其中包括两个电子孤对氢键受体网站之间的空间位阻醇的羟基氧的影响。该理论是在Wertheim的多密度统计力学的二阶微扰理论中推导出的。新方法的准确性证明了应用到纯甲醇和乙醇和二元乙醇/水混合物。它表明，新的方法给出了一个实质性的改进，在预测的氢键结构的纯酒精和酒精/水的混合物相比，标准的一阶方法。
2018-10-01 cond-mat.soft physics.chem-ph
On the relation between hydrogen bonds, tetrahedral order and molecular mobility in model water
通过分子动力学模拟研究了氢键寿命、四面体有序度与模型水扩散系数之间的关系。我们测试了四种不同的模型：SPC/E，TIP 4P-Ew，TIP 5 P-Ew和六个站点，最后两个站点明确类似于水孤对。虽然所有的模型在环境条件下都表现得相当好，但它们的行为在低于270 K的温度下明显不同。显式孤对模型的氢键寿命、四面体有序度和扩散系数都比不显式孤对模型的长。
2013-07-13 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Probing defects and correlations in the hydrogen-bond network of ab initio water
水的氢键网络的特征在于相对于冰的理想四面体网络存在配位缺陷，其波动决定了液体的静态和时间依赖性。由于拓扑约束，这样的缺陷不是单独出现的，而是高度相关的，以过多的不同对出现。在这里，我们详细讨论了这种相关性的从头算水模型的情况下，并表明它们有有趣的相似之处，定期和有缺陷的水的固相。虽然缺陷相关性涉及偏离理想化的四面体，但它们仍然可以被视为保持高度方向性的较弱的氢键。我们还研究了如何的结构和人口的协调缺陷的影响近似原子间的潜力，发现在大多数情况下，的氢键网络的定性特征是非常强大的。
2016-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Cooperative O-H$\cdotsπ$ and C-H$\cdots$O Hydrogen Bonding in Benzene-Methanol Solution: Strong Structures from Weak Interactions
弱氢键，如O-H $\cdotsπ$和C-H $\cdots$ O，在包括生物化学组装、分子识别和化学选择性在内的广泛的重要自然和工业过程中是关键的。在这项研究中，我们使用中子衍射结合全面的H/D同位素取代，以获得详细的空间和取向的苯-甲醇溶液中的结构图片。该系统为我们提供了一个典型的情况下，芳环可以作为氢键受体（通过$π$电子密度）和/或氢键供体（通过CH基团），与合作效应的潜力。我们的分析将苯置于我们参考框架的中心，并首次揭示了在溶液中O-H $\cdotsπ$相互作用是高度局部化和定向的，氢原子位于环质心的正上方/下方，距离为2.30 nm，羟基键轴垂直于芳族平面。甲醇在本体液体中形成链和环状图案的趋势表现在高度模板化的对称赤道溶剂化结构中;甲醇分子包围苯，使得O-H键与芳环共面，而氧通过同时分叉的氢键与C-H基团相互作用。相比之下，C-H $\cdotsπ$相互作用被降级为更远的观众的角色。因此，实验观察到的溶剂化表明，弱氢键也可以在液相中产生强有序的合作结构基序。
2022-12-20 cond-mat.soft physics.chem-ph
Chemical Bonding Analysis on Amphoteric Hydrogen - Alkaline Earth Ammine Borohydrides
通常，固体中的离子根据化学环境而处于正氧化态或负氧化态。在一个特定的化合物中，一个离子同时具有正氧化态和负氧化态是非常不寻常的。结构分析表明，碱土金属氨合硼氢化物（AABH）的化学式为M（BH 4）2（NH 3）2（M = Mg、Ca或Sr），其中氢以+1和-1氧化态存在。为了理解氢的氧化态以及AABH中存在的化学键的特征，我们使用密度泛函计算的结果进行了电荷密度、电子局域化函数、Born有效电荷、Bader有效电荷和态密度分析。详细的分析表明，氢是两性的，靠近硼的氢是负氧化态，靠近氮的氢是正氧化态。由于AABH中各组分之间存在有限的共价键，氢的氧化态为非整数值。AABH中氢的两性行为的存在的确认在储氢应用中具有意义。
2017-10-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Hydrogen bond relaxation dynamics and the associated symmetric, volumetric, vibronic, and phase transitional anomalies of frozen H2O under compression
在“O ~ 2-：H ~+/p-O ~ 2-”氢键中，非均匀成键的“-”电子对和非成键的“：”电子对之间的库仑排斥作用导致了低压缩性、声子弛豫动力学、氢键中质子对称化以及冰在压缩下发生VIII-VII相变的临界温度的变化.压缩力、排斥力和电子对的不均匀结合强度的合力使较软的分子间“O ~（2-）：H ~+/p”非键孤对电子被高度压缩和硬化，而较硬的分子内“H ~+/p-O ~（2-）”键被拉长和软化。因此，较软的非键声子（< 400 cm-1）被硬化，而较硬的键声子（> 3000 cm-1）在压缩时被软化。非键压缩和真实键伸长导致O2--H+/p：O2-对称化和冰的低压缩性。研究结果应该成为揭示H2O在各种刺激下的物理异常的起点。
2011-10-12 cond-mat.other physics.chem-ph
Hydrogen bonding in water under extreme confinement
Stanford University（斯坦福大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Brown University（布朗大学）；Vanderbilt University（范德堡大学）；University of Washington（华盛顿大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；SLAC National Laboratory（斯坦福直线加速器中心国家实验室）
本研究通过原位振动电子能损谱技术，在碳纳米管中直接观察水分子氢键，揭示了受限条件下氢键的量子动态特性及结构相变。
2025-12-22 physics.chem-ph physics.ins-det
Hiding in the crowd: Spectral signatures of overcoordinated hydrogen bond environments
具有过量氢键伙伴的分子在基本化学过程中起着至关重要的作用，从过冷水中的异常扩散到水质子缺陷的运输和疏水溶质周围水的有序化。在这里，我们表明，过协调的氢键环境可以识别在环境和过冷制度的液态水相结合的实验拉曼多变量曲线分辨率测量和机器学习加速量子模拟。特别是，我们发现，OH基团出现在光谱区域通常与非氢键物种实际上对应于氢键形成过协调的环境中。我们进一步表明，只有这些物种表现出人口的营业额作为温度的函数，这是强大的，并持续在恒定的压力和密度条件下。因此，这项工作提供了一个新的工具来识别，解释和阐明拥挤的氢键网络的光谱特征。
2019-06-21 cond-mat.other cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
