Unraveling quantum mechanical effects in water using isotopic fractionation

分馏 非谐性 量子 分子内力 同位素分馏 化学 同位素 航程(航空) 氢键 动力学同位素效应 工作(物理) 化学物理 热力学 材料科学 物理 原子物理学 分子 量子力学 色谱法 有机化学 复合材料 立体化学
作者
Thomas E. Markland,B. J. Berne
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:109 (21): 7988-7991 被引量:97
标识
DOI:10.1073/pnas.1203365109
摘要

When two phases of water are at equilibrium, the ratio of hydrogen isotopes in each is slightly altered because of their different phase affinities. This isotopic fractionation process can be utilized to analyze water's movement in the world's climate. Here we show that equilibrium fractionation ratios, an entirely quantum mechanical property, also provide a sensitive probe to assess the magnitude of nuclear quantum fluctuations in water. By comparing the predictions of a series of water models, we show that those describing the OH chemical bond as rigid or harmonic greatly overpredict the magnitude of isotope fractionation. Models that account for anharmonicity in this coordinate are shown to provide much more accurate results because of their ability to give partial cancellation between inter- and intramolecular quantum effects. These results give evidence of the existence of competing quantum effects in water and allow us to identify how this cancellation varies across a wide-range of temperatures. In addition, this work demonstrates that simulation can provide accurate predictions and insights into hydrogen fractionation.

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
up完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
VIN南发布了新的文献求助10
2秒前
alex完成签到,获得积分10
3秒前
C5b6789n发布了新的文献求助10
3秒前
乐乐应助明理若枫采纳,获得10
3秒前
李爱国应助xjiang008采纳,获得10
3秒前
4秒前
可靠冰姬完成签到,获得积分10
5秒前
Kin发布了新的文献求助50
5秒前
陌欣冉完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
Zurlliant发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
7秒前
8秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
嗒帅应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
pluto应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
Valrhona完成签到,获得积分10
10秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
Wind应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
桐桐应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得30
10秒前
蒲月完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
(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
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Introducing the Learning Sciences 600
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7322225
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8937664
关于积分的说明 18948791
捐赠科研通 6980041
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214923
关于科研通互助平台的介绍 2382478
邀请新用户注册赠送积分活动 2194151