Влияние ядерных квантовых эффектов на колебательный спектр и структуру эндофуллерена H2O@C60

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Структурные и динамические свойства молекулы воды претерпевают изменения в случае ее нахождения внутри фуллерена (H2O@C60). В данной работе был впервые применен метод атомистического моделирования с учетом ядерных квантовых эффектов для описания низкотемпературной динамики и изменения структуры молекулы воды, заключенной в фуллерене при 5 K. Для расчета взаимодействий в данной системе используется машинно- обученный потенциал на траекториях из DFT. Нулевые колебания и делокализация ядер учитываются с помощью фейнмановских интегралов по траекториям.

Об авторах

Д. О. Потапов

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: potapov.do@phystech.edu
Долгопрудный, Россия

Н. Д. Кондратюк

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Объединенный институт высоких температур РАН; Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики

Долгопрудный, Россия; Москва, Россия; Москва, Россия

Список литературы

  1. A. Popov, Endohedral fullerenes: electron transfer and spin, Springer, Heidelberg (2017).
  2. H. Chandler, M. Stefanou, E. Campbell, and R. Schaub, Nat. Commun. 10, 2283 (2019).
  3. P. Anilkumar, F. Lu, L. Cao, P. Luo, J.-H. Liu, S. Sahu, K. Tackett II, Y. Wang, and Y.-P. Sun, Curr. Med. Chem. 18, 2045 (2011).
  4. J. Zhang, Y. Ye, Y. Chen, C. Pregot, T. Li, S. Balasubramaniam, D. Hobart, Y. Zhang, S. Wi, R. Davis, L. Madsen, J. Morris, S. LaConte, G. Yee, and H. Dorn, JACS 136, 2630 (2014).
  5. V. Lebedev, Y. Kulvelis, A. Vul, G. Peters, M. Vovk, V. Orlova, T. Tropin, M. Popova, O. Bolshakova, and E. Fomin, Photocatalysis for Environmental Remediation and Energy Production: Recent Advances and Applications, Springer International Publishing, Cham (2023).
  6. K. Kurotobi, and Y. Murata, Science 333, 613 (2011).
  7. S. Mamone, M. Concistr`e, E. Carignani, B. Meier, A. Krachmalnicoff, O. Johannessen, X. Lei, Y. Li, M. Denning, M. Carravetta, K. Goh, A. Horsewill, R. Whitby, and M. Levitt, J. Chem. Phys. 140, 194306 (2014).
  8. C. Beduz, M. Carravetta, J. Chen et al. (Collaboration), PNAS 109, 12894 (2012).
  9. A. Shugai, U. Nagel, Y. Murata, Y. Li, S. Mamone, A. Krachmalnicoff, S. Alom, R. J. Whitby, M. H. Levitt, and T. R˜o˜om, J. Chem. Phys. 154, 124311 (2021).
  10. S. Zhukov, V. Balos, G. Hoffman et al. (Collaboration), Sci. Rep. 10, 18329 (2020).
  11. A. Melentev, S. Zhukov, V. Balos, G. Hoffman, Sh. Alom, M. Belyanchikov, E. Zhukova, M. Dressel, G. Bacanu, P. Abramov, M. Levitt, R. Whitby, B. Gorshunov, and M. Sajadi, J. Phys. Conf. Ser. 1984, 012012 (2021).
  12. S. Aoyagi, N. Hoshino, T. Akutagawa, Y. Sado, R. Kitaura, H. Shinohara, K. Sugimoto, R. Zhange, and Y. Muratae, Chem. Commun. 50, 524 (2014).
  13. J. Cioslowski and A. Nanayakkara, Phys. Rev. Lett. 69, 2871 (1992).
  14. S. Jarvis, H. Sang, F. Junqueira et al. (Collaboration), Commun. Chem. 4, 135 (2021).
  15. J. Dunn and E. Rashed, J. Phys. Conf. Ser. 1148, 012003 (2018).
  16. S. Kaneko, Y. Hashikawa, S. Fujii, Y. Murata, and M. Kiguchi, ChemPhysChem. 18, 1229 (2017).
  17. D. Bucher, Chem. Phys. Lett. 534, 38 (2012).
  18. C. Williams, M. Whitehead, and L. Pang, J. Phys. Chem. 97, 11652 (1993).
  19. A. Varadwaj and P. Varadwaj, Chem. Eur. J. 18, 15345 (2012).
  20. A. Saroj, V. Ramanathan, B. Kumar Mishra, A. N. Panda, and N. Sathyamurthy, ChemPhysChem. 23, e202200413 (2022).
  21. Н. Дегтяренко, Е. Мазур, Письма в ЖЭТФ 104, 329 (2016).
  22. И. Федоров, В. Стегайлов, Письма в ЖЭТФ 113, 392 (2021).
  23. Н. Фоминых, В. Стегайлов, Письма в ЖЭТФ 117, 857 (2023).
  24. T. Markland, M. Ceriotti, Nat. Rev. Chem. 2, 0109 (2018).
  25. M. Tuckerman, Statistical mechanics theory and molecular simulation, Oxford University Press, Oxford (2010).
  26. O. Marsalek, T. Markland, J. Phys. Chem. Lett. 8, 1545 (2017).
  27. M. Rossi, M. Ceriotti, and D. Manolopoulos, J. Chem. Phys. 140, 234116 (2014).
  28. M. Ceriotti, D. Manolopoulos, and M. Parrinello, J. Chem. Phys. 134, 084104 (2011).
  29. M. Ceriotti, M. Parrinello, T. Markland, and D. Manolopoulos, J. Chem. Phys. 133, 124104 (2010)
  30. A. Farimani, Y. Wu, and N. Aluru, Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 17993 (2013).
  31. G. Kresse and J. Furthm¨uller, Phys. Rev. B 54, 11169 (1996).
  32. J. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  33. S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, and H. Krieg, J. Chem. Phys. 132, 154104 (2010).
  34. A. Togo, L. Chaput, T. Tadano, and I. Tanaka, J. Phys. Condens. Matter. 35, 353001 (2023).
  35. Г. Норман, Д. Флейта, Письма в ЖЭТФ 111, 251 (2020).
  36. И. Балякин, Р. Рыльцев, Н. Щелкачёв, Письма в ЖЭТФ 117, 377 (2023).
  37. D. Semenok, I. Troyan, A. Sadakov et al. (Collaboration), Adv. Mater. 34, 2204038 (2022).
  38. M. Popov, F. Khorobrykh, S. Klimin, V. Churkin, D. Ovsyannikov, and A. Kvashnin, Nanomaterials 13, 696 (2023).
  39. I. Novikov, K. Gubaev, E. Podryabinkin, and A. Shapeev, Mach. Learn.: Sci. Technol. 2, 025002 (2020).
  40. S. Plimpton, J. Comput. Phys. 117, 1 (1995).
  41. V. Kapil, M. Rossi, O. Marsalek et al. (Collaboration), Comput. Phys. Commun. 236, 214 (2019).
  42. I. Craig and D. Manolopoulos, J. Chem. Phys. 121, 3368 (2004).
  43. O. Shameema, C. Ramachandran, and N. Sathyamurthy, J. Phys. Chem. A 110, 2 (2006).
  44. A. Kharazmi and N. Priezjev, J. Phys. Chem. B 121, 7133 (2017).
  45. C. Liang, A. Rayabharam, and N. Aluru, J. Phys. Chem. B 127, 6532 (2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024