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水中碳酸解离的机器学习模拟

创建于2023年12月28日星期四作者 : 李萍浏览量 :

主讲人：孙兆茹，上海科技大学助理教授

时间：2024年1月2日 15:00

地点：物电学院A栋112

联系人：曾犟

讲座摘要：碳酸无处不在，在能源、环境、生物等领域中具有重要应用。实验上发现碳酸的解离能力超过水，推测碳酸才是生命活动中最重要的质子提供者，但是CO2分子解离出质子的微观机制尚不清楚。由于水中的碳酸分子非常不稳定，实验上难以直接探测，酸度系数pKa的测量结果存在较多争议。理论上第一性原理方法可精确处理涉及断键的碳酸解离反应过程，但是计算量大；经验势分子动力学方法易于模拟大体系长时间下的变化，但是描述碳酸解离过程精度不足。我们运用机器学习方法，实现了第一性原理精度下碳酸解离过程的分子动力学模拟，模拟的时间尺度在纳秒量级，发现了丰富的碳酸分子构象变换和解离反应路径。我们发现碳酸解离过程受到水中氢键网络的影响，并给出最高效的解离路径。