有序水及其周围水分子自扩散行为的理论研究
于晓萌
学位类型硕士
导师方海平
2018
学位授予单位中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
关键词有序水 自扩散 偶极弛豫 氢键 分子动力学
摘要二维有序水结构一直以来在实验和理论模拟两方面都得到了广泛研究。人们已经认识到,这种有序水不仅表现出许多新的行为,而且还能影响表面的各种性质,如表面电化学性质、表面润湿性和表面摩擦等。在我们的研究工作中的两个表面都是平面六角形结构,只是原子与原子之间的键长不一样。我们发现,对于键长为0.142nm的表面的第一层水较之于键长为0.170nm表面的第一层水更有序,而且有序水上面的水分子扩散更快,这是由于有序水层中的水分子和水层上面的水分子之间形成的氢键数目减少所致。这些水分子具有有序的水分子结构,其特征是水分子偶极的弛豫时间慢,第一层氢键的寿命更长。在这篇文章中,我们通过分子动力学模拟研究了不同类型表面上水分子的扩散行为、氢键动力学以及水分子的结构。通常,我们所研究的水分子的扩散一部分是由界面相互作用决定的,这一点通常也是表面亲水性或疏水性的判断来源,因此,一般情况下我们认为疏水表面上的扩散较之于亲水表面是更快的。我们的工作与在亲水固体表面上水分子缓慢的自扩散行为的传统观念相反,为加快亲水表面附近的水自扩散提供了一种新的途径。考虑到室温下有序水已经广泛存在于各种材料表面,我们这项工作将会在纳米材料等领域产生重要的影响。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/28523
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
于晓萌. 有序水及其周围水分子自扩散行为的理论研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2018.
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