Principios de la Dinámica Molecular Simulaciones de la Transición de congelación espontánea de agua 2D en una...

Área de la Ciencia:

• Física de la materia condensada
• Ciencias de los materiales
• Física y química

Sus antecedentes:

• Los hielos bidimensionales (2D), análogos al hielo de agua a granel, poseen diversas estructuras cristalinas.
• Las predicciones anteriores de las estructuras de hielo en 2D dependían en gran medida de las simulaciones clásicas de dinámica molecular (DM).

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la transición de congelación espontánea de agua líquida en 2D confinada dentro de nanosollas hidrofóbicas.
• Investigar la formación de diversas estructuras de hielo en 2D bajo diferentes condiciones de presión y temperatura utilizando simulaciones de MD basadas en los primeros principios.

Principales métodos:

• Utilizando simulaciones de dinámica molecular (DM) de primeros principios para estudiar el comportamiento del agua en nanosollas hidrofóbicas.
• Variación de la presión y la temperatura laterales para observar la congelación espontánea y las transiciones estructurales del agua confinada en 2D.

Principales resultados:

• Se observó la congelación espontánea de agua líquida 2D en nanoslotas, formando diversas estructuras cristalinas.
• Identificó un hielo monocapa con cadenas de agua en zigzag en una nano hendidura de 6,0 Å de ancho a 2,5 GPa y 250 K.
• Descubrió un nuevo hielo de dos capas que se asemeja al hielo masivo VII en una nano hendidura de 8.0 Å de ancho a 4.0 GPa y 300 K.

Conclusiones:

• Las simulaciones de primeros principios proporcionan acceso a espacios de fase únicos que no se exploran fácilmente con las simulaciones clásicas.
• Los hielos cristalinos 2D observados no se adhieren a la regla de hielo convencional.
• Este estudio pone de relieve el potencial de nuevos polimorfos de hielo bajo confinamiento a nanoescala.