Nuclear Quantum Effects in Sodium Hydroxide Solutions from Neural Network Molecular Dynamics Simulations.
Nuclear Quantum Effects in Sodium Hydroxide Solutions from Neural Network Molecular Dynamics Simulations.
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神经网络分子动力学模拟氢氧化钠溶液中的核量子效应
DOI：
10.1021/acs.jpcb.8b06433
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
J. Behler
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
M. Hellström;M. Ceriotti;J. Behler
核量子效应（NQE）导致氢等轻元素的原子核离域，影响水和水溶液的许多性质，如氢键和质子转移势垒。在这里，我们解决了典型的情况下，NaOH水溶液的径向分布函数，氢键的几何形状，功率谱，质子转移势垒，质子转移率，水的自交换率周围的Na+阳离子，扩散系数的影响，通过调查的量子核波动，为整个室温下的溶解度范围。这些性能的计算从经典和环聚合物分子动力学模拟采用反应性高维神经网络的基础上分散校正的密度泛函理论参考计算的潜力。我们发现NQE对Na+周围的溶剂化结构的影响很小，稍微加强了水-水和水-氢氧化物氢键，并降低了HOH弯曲和OH伸缩模式的功率谱中的峰位置分别约50和100 cm-1。此外，NQE显着降低质子转移势垒，从而增加质子转移速率，导致特别是OH-的扩散系数的增加，以及在高NaOH浓度下Na+周围的第一水合壳层中分子的平均停留时间的减少。
Nuclear quantum effects (NQEs) cause the nuclei of light elements like hydrogen to delocalize, affecting numerous properties of water and aqueous solutions, such as hydrogen-bonding and proton transfer barriers. Here, we address the prototypical case of aqueous NaOH solutions by investigating the effects of quantum nuclear fluctuations on radial distribution functions, hydrogen-bonding geometries, power spectra, proton transfer barriers, proton transfer rates, water self-exchange rates around the Na+cations, and diffusion coefficients, for the full room-temperature solubility range. These properties were calculated from classical and ring-polymer molecular dynamics simulations employing a reactive high-dimensional neural network potential based on dispersion-corrected density functional theory reference calculations. We find that NQEs have a very small impact on the solvation structure around Na+, slightly strengthen the water–water and water–hydroxide hydrogen bonds, and lower the peak positions in the power spectra for the HOH bending and OH stretching modes by about 50 and 100 cm–1, respectively. Moreover, NQEs significantly lower the proton transfer barriers, thus increasing the proton transfer rates, resulting in an increase of the diffusion coefficient in particular of OH–, as well as a decrease of the mean residence time of molecules in the first hydration shell around Na+at high NaOH concentrations.
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25.0 °C 时高浓度 MOH 水溶液（M+ = Na+、K+、Li+、Cs+、(CH3)4N+）的粘度和密度
DOI：
--
发表时间：
2000
期刊：
影响因子：
--
作者：
P. Sipos;G. Hefter;P. M. May
通讯作者：
P. M. May
DOI：
10.1063/1.5002537
发表时间：
2017-10
期刊：
The Journal of chemical physics
影响因子：
--
作者：
Y. Litman;D. Donadio;M. Ceriotti;M. Rossi
通讯作者：
Y. Litman;D. Donadio;M. Ceriotti;M. Rossi
水交换率和水离子周围机制的过渡路径采样。
DOI：
10.1063/1.3224737
发表时间：
2009
期刊：
The Journal of chemical physics
影响因子：
--
作者：
S. Kerisit;K. Rosso
通讯作者：
K. Rosso
影响因子：
4.4
作者：
Bonthuis, Douwe Jan;Mamatkulov, Shavkat I.;Netz, Roland R.
通讯作者：
Netz, Roland R.
影响因子：
4.4
作者：
Rossi, Mariana;Ceriotti, Michele;Manolopoulos, David E.
通讯作者：
Manolopoulos, David E.