Том 12, №1, 2020
РусскийEnglish

НАНОСИСТЕМЫ



Структурная и динамическая неоднородность жидкостей

Маленков Г.Г.

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина, Российская академия наук, http://www.phyche.ac.ru/
Москва 119071, Российская Федерация

Поступила 22.01.2020, рецензирована 05.02.2020, принята 10.02.2020


Аннотация. Кратко рассматривается развитие идей о неоднородности воды. Здесь под структурной неоднородностью понимается неравномерное распределение в пространстве частиц (атомов или молекул) с близкими значениями параметров, характеризующих их окружение. В качестве таких параметров мы используем объём многогранника Вороного, построенного вокруг данных частиц (ОМВ), индекс тетраэдричности Т (для воды) и потенциальную энергию молекул. Показано, что молекулы с близкими (малыми или большими) значениями Т, ОМВ и Еp группируются друг с другом, часто образуя ветвящиеся кластеры. Структурная неоднородность – группировка атомов с близкими значениями ОМВ обнаружена и в компьютерных моделях жидкого аргона. Динамическая неоднородность проявляется в разной подвижности молекул, обладающих разными значениями параметров, характеризующих их окружение. Менее тривиальная динамическая неоднородность связана с тем, что молекулы воды, соединенные друг с другом долгоживущими водородными связями, образуют кластеры, которые перемещаются как единое целое. Исследование таких кластеров привело нас к изучению коллективных движений в жидкостях. В ходе этих работ обнаружено, что в жидкостях имеются области пространства, в которых молекулы в среднем перемещаются в одном направлении. Эти области имеют размер более десяти нанометров и хорошо проявляются, если за системой наблюдать в течение времени порядка 100 пс. Это тоже можно рассматривать как своеобразную наноразмерную динамическую неоднородность жидкостей.

Ключевые слова: многоранник Вороного, индекс тетраэдричности, кластеры, водородные связи, аргон, компьютерное моделирование

УДК: 538.91

РЭНСИТ, 2020, 12(1):29-38. DOI: 10.17725/rensit.2020.12.029.


Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/312/12(1)29-38.pdf