Structural and dynamic properties of water molecules in a uniformly charged nanopore

纳米孔 分子 化学物理 纳米技术 分子动力学 偶极子 化学 材料科学 结晶学 计算化学 有机化学
作者
Jianzhuo Zhu,Erkuang Zhu,Jing Gao,Xingyuan Li,Jiguo Su
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:149 (7) 被引量:3
标识
DOI:10.1063/1.5042107
摘要

The structural and dynamic properties of water molecules in a uniformly charged nanopore have been studied using the method of classical molecular dynamics simulation. When confined in an uncharged nanopore with an appropriate radius, water molecules are aligned along the nanopore axis and form a single-file structure with the dipole vectors pointing toward the same end of the nanopore. We demonstrate here that when the nanopore is uniformly charged, the water molecules in the nanopore pack more tightly and the water molecules near the two ends of the nanopore are no longer aligned along the nanopore axis but tend to be aligned perpendicularly to the nanopore axis. The water dipole vectors do not point toward the same nanopore end. When the nanopore is positively charged, the water molecules in the nanopore align with their oxygen atoms pointing to the center of the nanopore. The central water molecule forms an L-defect. However for a negatively charged nanopore, the water molecules in the nanopore take up the opposite orientation. A D-defect is formed at the center of the nanopore. Furthermore, the water molecules in the negatively charged nanopore with moderate atomic partial charges diffuse and transport more quickly than the water molecules in an uncharged nanopore.

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