Nuclear quantum effects on autoionization of water isotopologs studied by path integral molecular dynamics

第一原理経路積分分子動力学による水同位体置換体の電離における核量子効果の研究

Thomsen, B.  ; 志賀 基之   

Thomsen, B.; Shiga, Motoyuki

第一原理経路積分分子動力学シミュレーションにより、室温条件での水の同位体置換体の酸性度定数に対する核量子効果を計算した。この手法は、実験的に測定された液体DOの酸性度定数を再現するだけでなく、希少性のために不明な液体TOや、HDOおよびHTO水溶液の酸性度定数の理論的予測も可能にする。計算結果は、核量子効果が酸性度定数の絶対的評価において不可欠な役割を果たすことを示している。

In this study we investigate the nuclear quantum effects on the acidity constant of liquid water isotopologues at the ambient condition by path integral molecular dynamics simulations. This technique not only reproduces the acidity constants of liquid DO experimentally measured but also allows for a theoretical prediction of the acidity constants of liquid TO, aqueous HDO and HTO, which are unknown due to its scarcity. The results indicate that the nuclear quantum effects play an indispensable role in the absolute determination of acidity constants.