Molekulární simulace rozhraní voda - rutil

Abstract

Studium strukturních a zejména dynamických vlastností rozhraní vodního prostředí s grafitovým a rutilovým povrchem poukazuje na anomální chování molekul vody v blízkosti pevné fáze. Molekuly vody se zde řadí do hustotních vrstev, které vykazují výrazně jiné vlastnosti oproti homogennímu prostředí. Vyhodnocení statistických veličin, jako jsou translační i rotační difuzivita, rezidenční časy a autokorelační funkce vektorů orientace, ukazuje, že v závislosti na lokální hustotě, přítomných interakcích i geometrické struktuře povrchu může být translace a rotace molekul vlivem rozhraní nejen významně omezena, ale v některých případech i usnadněna. Námi rozvinutá metodika měření statistických rotačních veličin v blízkosti rozhraní pevná látka - kapalina překonává obtíže, které jsou s měřením dynamic kých veličin v silně nehomogenním prostředí spojeny, a to způsobem, který lze aplikovat i na další modelové systémy tohoto typu.

Study of structural and particularly dynamical properties of the interface of water with graphite and rutile surfaces points towards anomalous behavior of water molecules close to solid matter. Evaluation of statistical properties like translational and rotational diffusivity, residence times and autocorrelation functions of orientation vectors indicates that the translation and rotation of water molecules can be not only hindered, but also facilitated, according to the particular local density, interactions and and geometrical structure of the surface. The newly developed methods for the measurement of statistical rotational properties near to liquid-solid boundary overcomes the difficulties that are closely related to the measurement of dynamical properties in strongly inhomogeneous environment in a way, that can be applied to other model systems of this type.