Nuclear Quantum Effects Largely Influence Molecular Dissociation and Proton Transfer in Liquid Water under an Electric Field

离解(化学) 电场 质子 量子 液态水 化学物理 化学 材料科学 物理 物理化学 核物理学 热力学 量子力学
作者
Giuseppe Cassone
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:11 (21): 8983-8988 被引量:98
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.0c02581
摘要

Proton transfer in liquid water controls acid-base chemistry, crucial enzyme reactions, and the functioning of fuel cells. Externally applied static electric fields in water are capable of dissociating molecules and transferring protons across the H-bond network. However, the impact of nuclear quantum effects (NQEs) on these fundamental field-induced phenomena has not yet been reported. By comparing state-of-the-art ab initio molecular dynamics (AIMD) and path integral AIMD simulations of water under electric fields, I show that quantum delocalization of the proton lowers the molecular ionization threshold to approximately one-third. Moreover, also the water behavior as a protonic semiconductor is considerably modified by the inclusion of NQEs. In fact, when the quantum nature of the nuclei is taken into account, the proton conductivity is ∼50% larger. This work proves that NQEs sizably affect the protolysis phenomenon and proton transfer in room-temperature liquid water.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
芽衣发布了新的文献求助10
刚刚
等待戈多完成签到,获得积分10
刚刚
慈善家完成签到,获得积分10
刚刚
赵俊博发布了新的文献求助10
1秒前
科研通AI2S应助whuhustwit采纳,获得10
1秒前
1秒前
Yasong发布了新的文献求助10
1秒前
pompous完成签到 ,获得积分10
1秒前
量子星尘发布了新的文献求助100
2秒前
天天快乐应助tao采纳,获得10
2秒前
可爱的函函应助论文多多采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
3秒前
我心匪石不可转完成签到,获得积分10
3秒前
玩命的青亦完成签到,获得积分10
3秒前
YamDaamCaa应助叫秋田犬的猫采纳,获得30
3秒前
sunly发布了新的文献求助10
4秒前
112255发布了新的文献求助30
4秒前
彭于晏应助zycdx3906采纳,获得10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
千跃应助刘钱美子采纳,获得20
6秒前
星辰大海应助yueyueyue采纳,获得10
6秒前
大模型应助共情采纳,获得10
7秒前
baiweizi发布了新的文献求助10
7秒前
发财小鱼完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
Wen发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
9秒前
9秒前
illuminate完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
李永畅完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
莫西莫西发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
蓝刺发布了新的文献求助10
10秒前
高分求助中
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 700
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 500
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Effective Learning and Mental Wellbeing 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3974358
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3518706
关于积分的说明 11195521
捐赠科研通 3254897
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1797614
邀请新用户注册赠送积分活动 877011
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 806128