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Phase Diagram of a Deep Potential Water Model

相图 亚稳态 分子动力学 离解(化学) 热力学 离子键合 材料科学 冰Ih 物理 化学物理 势能面 相(物质) 分子 化学 物理化学 离子 量子力学
作者
Linfeng Zhang,Han Wang,Roberto Car,E Weinan
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:126 (23) 被引量:282
标识
DOI:10.1103/physrevlett.126.236001
摘要

Using the Deep Potential methodology, we construct a model that reproduces accurately the potential energy surface of the SCAN approximation of density functional theory for water, from low temperature and pressure to about 2400 K and 50 GPa, excluding the vapor stability region. The computational efficiency of the model makes it possible to predict its phase diagram using molecular dynamics. Satisfactory overall agreement with experimental results is obtained. The fluid phases, molecular and ionic, and all the stable ice polymorphs, ordered and disordered, are predicted correctly, with the exception of ice III and XV that are stable in experiments, but metastable in the model. The evolution of the atomic dynamics upon heating, as ice VII transforms first into ice VII$''$ and then into an ionic fluid, reveals that molecular dissociation and breaking of the ice rules coexist with strong covalent fluctuations, explaining why only partial ionization was inferred in experiments.
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