МД моделирование - Нижегородский государственный

Нижегородский
государственный университет
им. Н.И.Лобачевского
Диффузия радикалов, образующихся при УФ-фотолизе
водного льда. Молекулярно-динамическое моделирование.
Свинков Н.В.1, Игнатов С.К.1, Разуваев А.Г. 1, Куликов М.Ю.2
1 ННГУ им. Н.И. Лобачевского, г. Нижний Новгород
2 ИПФ РАН, г. Нижний Новгород
Структура Хирша
для Льда XI
Модель водного льда
40х39х36 Å
Особенности расчетов
DL_POLY v. 4.03
3D периодические
условия
1800 SPC H2O
Шаг – 0,25 фс (оптимальный)
Время уравновешивания – 10 пс
(25 000 шагов)
Время расчета – 0,5 нс
(2 000 000 шагов)
O-H 1.0 Å
H-O-H 109.47º
Термостат Берендсена
Время релаксации 0,1 пс
10 бислоев
T.K. Hirsch and L. Ojamäe. J. Phys. Chem. B, 108, 15856-15864 (2004).
Проверка правильности модели:
Типичное перемещение от начального положения радикалов H и ОН при 150 K
75
5.3∙10-4
100
6.2∙10-4
125
8.2∙10-4
150
1.0∙10-3
1.0x10
-3
9.0x10
-4
8.0x10
-4
7.0x10
-4
6.0x10
-4
5.0x10
-4
4.0x10
-4
14
∙OH
10
12
8
10
8
6
4
6
4
2
2
50
D (эксп_H2O, 273K) = 1.1 ×
[Thomas L.,CJMRI, 2011, 34, 983]
10-9
H∙
Смещение частицы,A
4.4∙10-4
1.1x10
-3
Смещение частицы,A
50
2
D,
м2∙c-1
9
Температура, К
∙109,
Коэффициент самодиффузии,  10 м /с
зависимость коэффициента самодиффузии H2O
водного льда от температуры
м2∙c-1
75
100
125
150
0
Температура, К
0
0
100
200
300
400
500
0
100
200
300
400
500
Время, пс
Время, пс
20 ∙OH
20 H∙
Зависимость коэффициента диффузии от температуры
8.8∙10-3
125
4.8∙10-2
150
3.1∙10-1
-1
2.0x10
1.5x10
1.0x10
5.0x10
D ∙109, м2/с
50
5.9∙10-4
-2
75
3.8∙10-2
4.0x10
-2
100
3.9∙10-2
2.0x10
-2
125
6.9∙10-2
150
1.0∙10-1
-1
8.0x10
-2
6.0x10
-1
2
100
2.5x10
Температура, K
1.0x10
-1
9
75
1.3∙10-3
-1
D, 10 м /с
1.1∙10-3
9
50
3.0x10
2
D
м2/с
D, 10 м /с
Температура, K
∙109,
-1
-2
0.0
0.0
50
75
100
125
50
150
75
100
125
150
T, K
T, K
Зависимость частоты эффективных перескоков радикалов от температуры
Всего
перескоков
Обратные
перескоки
«Эффективные»
перескоки
50
0
0
75
0
100
T, K
Частота перескоков, пс-1
Всего
перескоков
T, K
Обратные
перескоки
Общая
Эффективная
0
0
0
50
0
0
0
0
0
0
75
72
7
2
5
7.0∙10-4
5.0∙10-4
100
125
18
3
15
1.8∙10-3
1.5∙10-3
150
98
30
68
9.8∙10-3
6.8∙10-3
Всех перескоков
Эффективных перескоков
2.0x10
Частота перескока, пс
4.0x10
Эффективная
0
0
0
67
5
7.2∙10-3
5.0∙10-4
141
133
8
1.4∙10-2
8.0∙10-4
125
38
28
10
3.8∙10-3
1.0∙10-3
150
254
234
20
2.5∙10-2
2.0∙10-3
Частота эффективных перескоков
(увеличение)
Всех перескоков
Эффективных перескоков
-2
-2
2.0x10
-2
-3
1.5x10
-2
-3
-3
0.0
1.0x10
-2
5.0x10
-3
0.0
50
75
100
T, K
125
150
2.0x10
-3
1.5x10
-3
1.0x10
-3
5.0x10
-4
-1
2.5x10
-3
-1
Частота перескока, пс
6.0x10
Общая
-2
-1
8.0x10
«Эффективные»
перескоки
Частота эффективных перескоков, пс
1.0x10
3.0x10
Частота перескоков, пс-1
50
75
100
T, K
125
150
0.0
50
75
100
125
T, K
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты 10-05-01112, 11-03-00085)
150