в неврегульованих стані на тимчасовому масштабі моделювання. Отримані результати добре узгоджуються з результатами робіт [24-26] по електрокрісталлізаціі чистої води.
Для визначення ступеня впливу електростатичного поля на міжмолекулярної динаміку води ми виконали аналіз часової еволюції сітки водневих зв'язків (НД). У рамках комп'ютерного моделювання для ідентифікації молекул, пов'язаних водневої зв'язком використовують спеціальні критерії НД Принципово вони діляться на два типи: енергетичні та геометричні [36]. У першому випадку молекули вважаються пов'язаними НД, якщо їх сумарна потенційна енергія менше деякого порогового значення. У разі геометричного критерію враховуються відстані і кути між молекулами:
(32)
Граничні значення відстаней, як правило, підбирають виходячи з перших мінімумів відповідних парціальних радіальних функцій розподілів; значення зазвичай не перевищує 30о [36]. Основною характеристикою, за допомогою якої можна оцінити динамічну поведінку сітки НД, є її середній час життя (існування). Детальне обговорення про розподіл часу життя НД в комп'ютерних моделях води можна знайти в роботі [37].
В молекулярно-динамічних дослідженнях зазвичай розрізняють два типи часу життя водневого зв'язку [37] - безперервне і мерехтливе. Безперервне час життя триває до першого порушення в даному димере обраного критерію водневого зв'язку. Якщо дана зв'язок розірвалася, а потім відновилася, то вона розглядається як нова незалежно від періоду розриву. Мерехтливе час життя водневого зв'язку триває до тих пір, поки один з учасників НД не знайде собі партнера для утворення нового зв'язку. У цьому випадку проміжні порушення критерію існування зв'язку не враховуються незалежно від їх тривалості. У даній роботі для дослідження динаміки водневих зв'язків розглядалося лише безперервний час життя НД Методика визначення середнього часу існування ЗС представлена ??у вставці до рис. 3.3.5.
Рис. 3.3.5. Динаміка сітки водневих зв'язків при електрокрісталлізаціі води.
Усереднення проводилося за тимчасовими итерациям і по 100 незалежним вибірках. На рис. 3.3.5. зображена залежність безперервного часу життя НД від тиску при різних значеннях напруженості електричного поля. З малюнка видно, що у відсутності зовнішнього електростатичного поля залежність від тиску має вигляд монотонно-спадаючої функції, в той час як при накладенні електричного поля призводить до сингулярного поведінки при тиску p=1.0 ГПа. Така поведінка часу існування НД обумовлено фазовим переходом при електрокрісталлізаціі води. Також з малюнка видно, що подальше збільшення тиску незалежно від величини прикладеного електричного поля призводить до помітного зменшення середнього часу життя НД Почасти це обумовлюється можливим обмеженням у використанні геометричного критерію НД при надвисоких тисках. На жаль, прямих експериментальних методів визначення часу життя водневих зв'язків поки не існує, тому питання пов'язані з визначенням меж застосовності різних критеріїв водневих зв'язків залишаються відкритими.
ВИСНОВОК ПО ЧОЛІ III
В роботі представлені результати комп'ютерного моделювання молекулярної динаміки води під тиском, укладеної між замороженими графеновимі площинами. На основі аналізу структурних характеристик було встановлено, що заморожені графенові стінки істотно змінюють фазову діаграму води.
На основі вик...
