Recombination of Autodissociated Water Ions in a Nanoscale Pure Water Droplet

离子 化学 重组 化学物理 分子动力学 纳米尺度 扩散 纳米技术 热力学 材料科学 物理 计算化学 生物化学 基因 有机化学
作者
Soonho Kwon,Prabhat Prakash,Yixiang Cao,Frances A. Houle,William A. Goddard
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/jacs.4c15103
摘要

The recombination of water ions has diverse scientific and practical implications, ranging from acid–base chemistry and biological systems to planetary environments and applications in fuel cell and carbon conversion technologies. While spatial confinement affects the physicochemical properties of water dynamics, its impact on the recombination process has rarely been studied. In this work, we investigate the dynamics of water, the water ion distribution, and the ion recombination process in water droplets as a function of droplet size through molecular dynamics simulations and adaptive quantum mechanical/molecular mechanical calculations. We compare the dynamics of recombination in water droplet sizes ranging from 100 to 18 000 waters, both in their interiors and on their surfaces. We found that the self-diffusion of water dramatically decreases in droplets with a diameter below 2.2 nm. Using a classical RexPoN force-field, we found that the ions in 1000 H2O's spend almost 50% of the time on the surface and 0.5 nm beneath it with a slight preference for OH– ion to reside longer on the surface. We estimate that, on average, recombination in these drops occurs at 400 ps in 1000 H2O's and 1 ns in 3000 H2O's. We also found that recombination is not limited by the local structure of the surface or the size of the droplet but can be influenced by the geometry of the water wire connecting the ions as they approach each other, which can often prevent recombination. Our results provide insights to the reaction microenvironments presented by nanoscopic water droplets.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
州神完成签到 ,获得积分10
刚刚
chen完成签到,获得积分10
1秒前
Humble发布了新的文献求助10
1秒前
100完成签到,获得积分0
2秒前
阿北完成签到,获得积分10
2秒前
zy发布了新的文献求助30
3秒前
一自文又欠完成签到 ,获得积分10
3秒前
亦清发布了新的文献求助10
3秒前
yangjinru发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
珊明治完成签到,获得积分10
5秒前
罗杨完成签到,获得积分20
6秒前
踏实凡儿完成签到 ,获得积分10
6秒前
LFC发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
wanci应助Ali采纳,获得200
7秒前
ky完成签到 ,获得积分10
9秒前
无花果应助guoguo采纳,获得10
10秒前
肉肉的小屋完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
调皮的蓝天完成签到,获得积分10
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
10秒前
乾乾完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
松松包完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
Ssd4完成签到,获得积分10
12秒前
zz完成签到,获得积分10
14秒前
时尚白晴完成签到 ,获得积分10
14秒前
AL发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
ZML314完成签到,获得积分10
16秒前
乔木发布了新的文献求助10
16秒前
haha完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
现代的花生完成签到,获得积分10
18秒前
科研通AI6.1应助hy123123采纳,获得30
18秒前
19秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
19秒前
紧张的眼睛完成签到 ,获得积分10
20秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5749652
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5460000
关于积分的说明 15364278
捐赠科研通 4889098
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2628929
邀请新用户注册赠送积分活动 1577176
关于科研通互助平台的介绍 1533851