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Role of van der Waals corrections in first principles simulations of alkali metal ions in aqueous solutions

水溶液中のアルカリ金属イオンの第一原理シミュレーションにおけるファンデルワールス補正の役割

池田 隆司; Boero, M.*

Ikeda, Takashi; Boero, M.*

最局在ワニエ関数を基にした第一原理ベースのファンデルワールス補正を実装しアルカリ金属イオン水溶液における性能と信頼性を調べた。よく使われているrevPBE GGA汎関数と組み合わせると水分子の構造と動的性質のどちらにも無視できない影響があり、特にアルカリイオンの水和殻に対して顕著な影響があることがわかった。これらの影響はより強い構造形成イオンおよび構造破壊イオンにおいてより明瞭であった。さらに、水分子の拡散係数と再配向相間時間が系統的な変化を示し、長距離分散補正を無視した場合よりも実験結果をよく再現することがわかった。

By resorting to a novel implementation of the first-principles-based van der Waals correction based on maximally localized Wannier functions, we inspect its performance and assess its reliability for aqueous solutions of alkali metal ions. We find that van der Waals interactions, when added to the widely used revPBE gradient corrected functional, influence substantially both structural and dynamical properties of water molecules, with particular emphasis on the hydration shell of the alkali cations. These effects are more evident for strong structure-making and -breaking cationic species. Moreover, self-diffusion coefficients and reorientation correlation times of solvating water molecules change systematically, showing a trend in better agreement with experiments with respect to simulations neglecting the long-range dispersion contributions.

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パーセンタイル:22.71

分野:Chemistry, Physical

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