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Path-integral molecular dynamics simulations of small hydrated sulfuric acid clusters H$$_2$$SO$$_4$$$$cdot$$(H$$_2$$O)$$_n$$ ($$n$$=1-6) on semiempirical PM6 potential surfaces

半経験的PM6ポテンシャルにおける硫酸クラスターH$$_2$$SO$$_4$$$$cdot$$(H$$_2$$O)$$_n$$($$n$$=1-6)の経路積分分子動力学シミュレーション

柿崎 陽*; 茂木 春樹*; 吉川 武宏*; 高柳 敏幸*; 志賀 基之; 立川 仁典*

Kakizaki, Akira*; Motegi, Haruki*; Yoshikawa, Takehiro*; Takayanagi, Toshiyuki*; Shiga, Motoyuki; Tachikawa, Masanori*

半経験的PM6法を用いて、一連の硫酸クラスターを対象とした量子的な経路積分分子動力学シミュレーションを行った。クラスターサイズが大きくなるほど、イオン解離を起こしやすくなり、コンタクトイオンペアと呼ばれる構造が支配的となる。クラスター構造やプロトン移動過程において原子核の量子効果が重要であることを示す。

Quantum path-integral molecular dynamics simulations for a series of sulfuric acid clusters, H$$_2$$SO$$_4$$$$cdot$$(H$$_2$$O)$$_n$$($$n$$=1-6), were performed using semiempirical PM6 method. It was found that the acid dissociation probability increases with an increase in the cluster size, and that so-called contact-ion-pair structures are dominant in the proton-dissociated clusters. The importance of nuclear quantum effects in the cluster structures and proton-transfer processes is demonstrated.

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