Structure of liquid water under high pressure up to 17 GPa

17GPaまでの高圧下の液体の水の構造

片山 芳則; 服部 高典   ; 齋藤 寛之; 池田 隆司; 青木 勝敏; 福井 宏之*; 舟越 賢一*

Katayama, Yoshinori; Hattori, Takanori; Saito, Hiroyuki; Ikeda, Takashi; Aoki, Katsutoshi; Fukui, Hiroshi*; Funakoshi, Kenichi*

液体の水の構造を融解曲線に沿って、17.1GPa, 850Kまで、X線回折その場回折法によって調べた。低圧では、局所構造は、配位数が増加することによって、単純液体的な構造へと変化した。4GPa付近で分子が密に詰まった構造になると、それ以上の圧縮によって、分子間距離が縮むことによって、体積が収縮した。古典的な分子同力学シミュレーションは、実験結果をよく再現したが、一致の程度は圧力に依存した。対ポテンシャルモデルの限界について議論を行った。

The structure of liquid water was studied along the melting curve up to 17.1 GPa and 850 K by in situ X-ray diffraction. At low pressures, the local structure changed toward a simple liquid-like structure through an increase in the coordination number of water molecules. Once densely packed structure of water molecules was achieved around 4 GPa, the volume was reduced through the decrease of the intermolecular distance on further compression. Classical molecular dynamics simulations well reproduced the experimental results although the degree of agreement depended on pressure. Limitations of the pair potential model were discussed.