A Quasi-One-Dimensional Model for a Chain of Water Molecules on the Nanometer Scale

纳米 比例(比率) 链条(单位) 材料科学 物理 复合材料 量子力学
作者
Ke-Fei Wu,Rundong Wan,Chunlei Wang,Ren Xiuping,Haiping Fang
出处
期刊:Chinese Physics Letters [Institute of Physics]
卷期号:27 (3): 034501-034501 被引量:1
标识
DOI:10.1088/0256-307x/27/3/034501
摘要

Water confined into the interior channels of narrow carbon nanotubes or transmembrane proteins can form collectively oriented molecular chains held together by tight hydrogen bonds. We develop a quasi-one-dimensional model for a chain of water molecules which interact with each other via the Coulomb and power-like repulsive interactions. We explore the equilibrium property of the water chain and derive an exact analytical expression for the total interaction energy of the water chain, denoted by W(0)int. It is found that W(0)int is minimal when the distance between the two neighboring water molecules in a hydrogen-bonded chain is equal to 0.265nm. The model is expected to be useful for studying analytically the properties of single-file water molecules inside water channels, such as the concerted motion of water molecules.
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