准等熵加载下高压液态水平移-旋转解耦的动力学特性

邓昶昊 陈博 戴佳钰

邓昶昊, 陈博, 戴佳钰. 准等熵加载下高压液态水平移-旋转解耦的动力学特性[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20251222
引用本文: 邓昶昊, 陈博, 戴佳钰. 准等熵加载下高压液态水平移-旋转解耦的动力学特性[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20251222
DENG Changhao, CHEN Bo, DAI Jiayu. Translational-Rotational Decoupling Dynamics of High-Pressure Liquid Water under Quasi-Isentropic Compression[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20251222
Citation: DENG Changhao, CHEN Bo, DAI Jiayu. Translational-Rotational Decoupling Dynamics of High-Pressure Liquid Water under Quasi-Isentropic Compression[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20251222

准等熵加载下高压液态水平移-旋转解耦的动力学特性

doi: 10.11858/gywlxb.20251222

Translational-Rotational Decoupling Dynamics of High-Pressure Liquid Water under Quasi-Isentropic Compression

  • 摘要: 水广泛存在于地球、海洋行星、冰巨行星以及星际空间中,其在广泛热力学区间内的物态物性,是生化反应、环境气候以及行星结构等众多问题的核心。尽管极端压力下的液态水表现出丰富的反常行为,但其相关研究长期受限于实验测量技术的瓶颈与理论计算的复杂性,可用的原子尺度数据极为匮乏,限制了对其微观机制的深入理解。基于高精度第一性原理数据所构建的深度学习相互作用模型,利用分子动力学模拟将液态水沿着等熵线压缩至数万倍的大气压强,计算和分析了其在不同压强下的结构和动力学性质。结果表明,高压下液态水中固有的四面体局域配位环境被打破,使得水分子的旋转运动能力随着压强增加而显著提高。与此相反,在更加凝聚的高压环境下,水分子的平移运动能力受到强烈限制,并且高压下水分子的均方位移呈现出类似玻璃态的三段式行为,即弹道输运区、平台区以及扩散区。宏观上,这种平移运动能力的下降表现为剪切黏度的大幅提高。尤为关键的是,与环境压力下过冷水平移-旋转运动高度耦合的特性不同,动态高压下的液态水展现出本征的平移和旋转运动解耦现象。研究结果有望为材料在动态载荷下的响应、亚稳液体的凝固等重要科学问题的研究提供有意义的微观见解。

     

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  • 网络出版日期:  2025-12-03

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