Water Structures and Anisotropic Dynamics at Pt(211)/Water Interface Revealed by Machine Learning Molecular Dynamics

动力学(音乐) 分子动力学 接口(物质) 各向异性 化学物理 计算机科学 材料科学 化学 物理 计算化学 光学 并行计算 声学 最大气泡压力法 气泡
作者
Fei-Teng Wang,Xiandong Liu,Jun Cheng
出处
期刊:Materials futures [IOP Publishing]
卷期号:3 (4): 041001-041001 被引量:2
标识
DOI:10.1088/2752-5724/ad7619
摘要

Abstract Water molecules at solid–liquid interfaces play a pivotal role in governing interfacial phenomena that underpin electrochemical and catalytic processes. The organization and behavior of these interfacial water molecules can significantly influence the solvation of ions, the adsorption of reactants, and the kinetics of electrochemical reactions. The stepped structure of Pt surfaces can alter the properties of the interfacial water, thereby modulating the interfacial environment and the resulting surface reactivity. Revealing the in situ details of water structures at these stepped Pt/water interfaces is crucial for understanding the fundamental mechanisms that drive diverse applications in energy conversion and material science. In this work, we have developed a machine learning potential for the Pt(211)/water interface and performed machine learning molecular dynamics simulations. Our findings reveal distinct types of chemisorbed and physisorbed water molecules within the adsorbed layer. Importantly, we identified three unique water pairs that were not observed in the basal plane/water interfaces, which may serve as key precursors for water dissociation. These interfacial water structures contribute to the anisotropic dynamics of the adsorbed water layer. Our study provides molecular-level insights into the anisotropic nature of water behavior at stepped Pt/water interfaces, which can influence the reorientation and distribution of intermediates, molecules, and ions—crucial aspects for understanding electrochemical and catalytic processes.
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