在环境条件下的液态水电冻
摘要：水经常暴露在外部的电场中。无论是在生理条件下，与生物系统接触，还是在无数技术和工业环境中与极性表面接触，水对几伏/埃的电场的响应仍在紧张的研究中。自19世纪以来，在施加电场而不是调节温度和压力的情况下使水固化的可能性，即所谓的电冷冻过程，是一个诱人的承诺，已经引起了重要的努力，却仍然不确定结果。在这项工作中，我们进行了分子动力学的长时间Emph{ab initio}模拟，模拟了在不同强度EF下暴露在环境条件下的水。虽然单个水分子的反应几乎是即时的，但氢键的配合作用会引起较慢的重组，我们可以通过将轨迹分成不相交的时间窗口，并对每个时间窗口分别进行分析来捕捉到这一现象。采用这种方法后，我们发现EF为0.10leqEFsleq0.15 V/AA时，会在约150 ps后发生电冷冻。我们观察到了一个连续的过渡到一种无序状态，其特征是冻结的动态特性、阻尼振荡、更低的能量和增强的局部结构特性。因此，我们将这种状态归因于一种新的铁电非晶相，我们将其命名为f-GW（铁电玻璃态水）。我们的研究首次证明了在环境条件下液态水的电冷冻，因此对从基础化学物理到生物学和催化学等多个领域都有影响。
作者：Giuseppe Cassone and Fausto Martelli
论文ID：2308.04893
分类：Chemical Physics
分类简称：physics.chem-ph
提交时间：2023-08-10