不同温度下甲醇微观结构的分子动力学模拟OA

氢键在多种物理、化学和生物过程中具有重要作用,而单羟基醇是一类典型的包含氢键的物质.为了研究单羟基醇的微观结构随温度的变化特性和探讨单羟基醇中的250 K异常变化行为,本文对不同温度下的甲醇体系进行了分子动力学模拟研究.290 K下体系中氢键分子链团簇的分析结果表明甲醇中存在着线型链、支状链、孤立环型链和复合链.统计得到的甲醇体系中所有团簇的平均分子数、平均尺寸、线型链团簇的平均分子数和平均末端距与温度之间呈现出指数衰减关系,而形成氢键的几率与温度之间满足玻尔兹曼分布律,并且上述5个微观量以及宏观量体积在250 K附近都出现了一个转折.依据德拜理论计算得到的线型链团簇中单个分子对介电弛豫强度贡献量的平均值在250 K附近也存在着一个转折,这与实验上观察到的德拜介电弛豫强度的250 K异常变化具有一致性.本文不仅发现了甲醇体系中系列物理量在250 K附近存在着转折性变化,为单羟基醇250 K异常变化的研究提供了启发,而且也直接支持了单羟基醇中德拜介电弛豫强度异常变化来源于氢键分子链团簇的变小的观点.另外,研究结果还表明甲醇体系内线型链的均方末端距与链内分子数之间满足自由旋转链模型,可以为氢键分子链的理论描述提供基础.