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一维有序单链水红外吸收光谱的分子动力学模拟

Molecular dynamics simulation of infrared absorption spectra of one-dimensional ordered single-file water

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水在纳米通道中会表现出与体相水不一样的独特结构和动力学性质,但现有实验技术依然无法有效地进行探测和表征.光谱是用于研究和鉴别物质成分及其特性的有效技术手段,因此本文利用分子动力学模拟计算了受限在(6,6)单壁碳纳米管中一维有序单链状水(single-file water,SW)的红外吸收光谱,研究发现SW在0-35 THz区域内的主峰相对于体相水有明显的蓝移和增强,分析表明是由于SW的有序性导致分子间的摆转(libration)振动(包括rock,twist,wag三种模式)耦合权重发生变化引起的,即频率较高的twist和wag模式在SW中相对体相水中束缚能减小,振动相对容易发生,从而导致谱峰发生蓝移和增强.与此同时,研究表明SW光谱分量特性能很好地预测和解释SW的结构和动力学性质.进一步地,太赫兹电场效应模拟实验验证了 SW的红外吸收能力基本符合光谱的分布特性.

章其林、王瑞丰、周同、王允杰、刘琪

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安徽工程大学数理与金融学院,芜湖 241000

安徽工程大学材料科学与工程学院,芜湖 241000

单链水 红外吸收光谱 分子动力学 太赫兹电场

国家自然科学基金安徽省教育厅高校杰出青年科研项目安徽省自然科学基金

116040012022AH0200642008085ME132

2023

10.7498/aps.72.20222031

物理学报
中国物理学会，中国科学院物理研究所

物理学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.038
ISSN：1000-3290
年,卷(期)：2023.72(8)
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