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Path-integral molecular dynamics simulations for water anion clusters (H$$_2$$O)$$_5^-$$ and (D$$_2$$O)$$_5^-$$

水の負イオンクラスター(H$$_2$$O)$$_5^-$$及び(D$$_2$$O)$$_5^-$$の経路積分分子動力学シミュレーション

高柳 敏幸*; 吉川 武宏*; 茂木 春樹*; 志賀 基之

Takayanagi, Toshiyuki*; Yoshikawa, Takehiro*; Motegi, Haruki*; Shiga, Motoyuki

水負イオンクラスター(H$$_2$$O)$$_5^-$$ and (D$$_2$$O)$$_5^-$$について、半経験的1電子擬ポテンシャル分極モデルのもとで、経路積分分子動力学シミュレーションを行った。H原子の方がD原子より 零点振動の幅が大きいため、(H$$_2$$O)$$_5^-$$の水素結合距離は(D$$_2$$O)$$_5^-$$のものより少し長くなる。また、(H$$_2$$O)$$_5^-$$の垂直電子脱離エネルギーの分布幅は(D$$_2$$O)$$_5^-$$のそれよりも広くなることがわかった。このシミュレーションは、水負イオンクラスターにおける原子核の量子効果の重要性を示している。

Path-integral molecular dynamics simulations have been performed for water anion clusters,(H$$_2$$O)$$_5^-$$ and (D$$_2$$O)$$_5^-$$, on the basis of a semiempirical one-electron pseudopotential polarization model. Due to larger zero-point vibrational amplitudes for H atoms than that of D atoms, hydrogen-bond lengths in the (H$$_2$$O)$$_5^-$$ cluster are slightly larger than those in (D$$_2$$O)$$_5^-$$. The distribution of the vertical detachment energies for (H$$_2$$O)$$_5^-$$ also show a broader feature than that for (D$$_2$$O)$$_5^-$$. The present simulations thus demonstrate the importance of nuclear quantum effects in water anion clusters.

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分野:Chemistry, Physical

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