Two-dimensional interlocked pentagonal bilayer ice: how do water molecules form a hydrogen bonding network?

文献情報

出版日 2016-03-24
DOI 10.1039/C5CP07524F
インパクトファクター 3.676
著者

Weiduo Zhu, Wen-Hui Zhao, Lu Wang, Di Yin, Min Jia, Jinlong Yang, Lan-Feng Yuan


原文を見る

要旨

The plethora of ice structures observed both in bulk and under nanoscale confinement reflects the extraordinary ability of water molecules to form diverse forms of hydrogen bonding networks. An ideal hydrogen bonding network of water should satisfy three requirements: (1) four hydrogen bonds connected with every water molecule, (2) nearly linear hydrogen bonds, and (3) tetrahedral configuration for the four hydrogen bonds around an O atom. However, under nanoscale confinement, some of the three requirements have to be unmet, and the selection of the specific requirement(s) leads to different types of hydrogen bonding structures. According to molecular dynamics (MD) simulations for water confined between two smooth hydrophobic walls, we obtain a phase diagram of three two-dimensional (2D) crystalline structures and a bilayer liquid. A new 2D bilayer ice is found and named the interlocked pentagonal bilayer ice (IPBI), because its side view comprises interlocked pentagonal channels. The basic motif in the top view of IPBI is a large hexagon composed of four small pentagons, resembling the top view of a previously reported “coffin” bilayer ice [Johnston, et al., J. Chem. Phys., 2010, 133, 154516]. First-principles optimizations suggest that both bilayer ices are stable. However, there are fundamental differences between the two bilayer structures due to the difference in the selection among the three requirements. The IPBI sacrifices the linearity of hydrogen bonds to retain locally tetrahedral configurations of the hydrogen bonds, whereas the coffin structure does the opposite. The tradeoff between the conditions of an ideal hydrogen bonding network can serve as a generic guidance to understand the rich phase behaviors of nanoconfined water.

関連文献

Hydration of the simplest α-keto acid: a rotational spectroscopic and ab initio study of the pyruvic acid–water complex

Elijah G. Schnitzler, Nathan A. Seifert, Supriya Ghosh, Javix Thomas, Yunjie Xu, Wolfgang Jäger

2017-01-17 Paper

DOI: 10.1039/C6CP08741H

Role of polar side chains in Li+ coordination and transport properties of polyoxetane-based polymer electrolytes

Ryansu Sai, Kazuhide Ueno, Kenta Fujii, Yohei Nakano, Naho Shigaki, Hiromori Tsutsumi

2017-01-23 Paper

DOI: 10.1039/C6CP08386B

Comparative study of the intermolecular dynamics of imidazolium-based ionic liquids with linear and branched alkyl chains: OHD-RIKES measurements

Lianjie Xue, Fehmi Bardak, George Tamas, Edward L. Quitevis

2017-01-19 Paper

DOI: 10.1039/C6CP08263G

Interpolated energy densities, correlation indicators and lower bounds from approximations to the strong coupling limit of DFT

Stefan Vuckovic, Tom J. P. Irons, Lucas O. Wagner, Andrew M. Teale, Paola Gori-Giorgi

2017-02-06 Paper

DOI: 10.1039/C6CP08704C

Molecular aggregation of naphthalimide organic semiconductors assisted by amphiphilic and lipophilic interactions: a joint theoretical and experimental study

I. Arrechea-Marcos, M. J. Mancheño, M. C. Ruiz Delgado, M. M. Ramos, J. A. Quintana, J. M. Villalvilla, M. A. Díaz-García, J. T. López Navarrete, R. Ponce Ortiz, J. L. Segura

2017-02-03 Paper

DOI: 10.1039/C6CP06819G

Ethane C–H bond activation on the Fe(iv)–oxo species in a Zn-based cluster of metal–organic frameworks: a density functional theory study

Sarawoot Impeng, Siwarut Siwaipram, Sareeya Bureekaew, Michael Probst

2017-01-09 Paper

DOI: 10.1039/C6CP07771D

Reducing density-driven error without exact exchange

2017-01-30 Paper

DOI: 10.1039/C6CP08108H

Exploring experimental fitness landscapes for chemical synthesis and property optimization

Katharine Moore Tibbetts, Xiao-Jiang Feng, Herschel Rabitz

2017-01-18 Paper

DOI: 10.1039/C6CP06187G

WO3/W:BiVO4/BiVO4 graded photoabsorber electrode for enhanced photoelectrocatalytic solar light driven water oxidation

Junghyun Choi, Pitchaimuthu Sudhagar, Joo Hyun Kim, Jiseok Kwon, Jeonghyun Kim, Chiaki Terashima, Akira Fujishima, Taeseup Song, Ungyu Paik

2017-01-09 Paper

DOI: 10.1039/C6CP08199A

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

2-ブロモ-9,9-ジフェニル-9H-フルオレンの主な用途は何ですか?

2-溴-9,9-二苯基芴は、医薬品、工業材料、有機合成の研究分野で応用されます。特に、レーザー材料や機能性ポリマーの合成に使用されることがあります。また、蛍光色...

474918-32-62-Bromo-9,9-diphenyl...
化合物よくある質問

四氯化铱の市場動向や研究トレンドはどうですか?

四氯化铱の市場は研究開発分野で注目されており、特にナノ技術や金属有機框架(MOFs)の分野での需要が増加傾向にあります。価格は安定しており、中国や韓国での生産が...

207399-11-9Tetrachloroiridium h...
化合物よくある質問

4-硝基肉桂酸はどの業界で使用されていますか?

4-硝基肉桂酸は主に医薬品業界で使用されています。また、センサー開発や半導体製造業界でも応用されています。

882-06-44-Nitrocinnamic acid
化合物よくある質問

1-(4-溴-3-氟苯基)-2-氯乙酮を含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

1-(4-溴-3-氟苯基)-2-氯乙酮 (CAS番号: 1260857-14-4) の廃棄物は専門的な廃棄処理が必要です。まず、廃棄物は密閉された容器に収集し、...

1260857-14-41-(4-Bromo-3-fluorop...
化合物よくある質問

苦参酚Kとは何ですか?

苦参酚Kは、CAS番号101236-49-1を持つ化合物で、主に天然由来の生薬から抽出されます。この化合物は、抗炎症作用や抗癌作用を持つことが報告されています。

101236-49-1Kushenol K
化合物よくある質問

POTASSIUM (1-(TERTBUTOXYCARBONYL)AZETIDIN-3-YL)TRIFLUOROBORATE を含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

POTASSIUM (1-(TERTBUTOXYCARBONYL)AZETIDIN-3-YL)TRIFLUOROBORATE を含む廃棄物は、まず安全なエント...

1430219-73-0Potassium (1-(tert-b...
化合物よくある質問

4-庚基-4’-联苯羧酸の市場動向や研究トレンドはどうですか?

4-庚基-4’-聯苯羧酸は、特殊化学品や合成化学の分野で用いられる化学物質ですが、市場動向としては、研究開発の進展とともに需要が増加しています。また、環境配慮型...

58573-94-74'-Heptyl-4-biphenyl...
化合物よくある質問

6-ブロモ-3-メトキシ-1-フェニル-1H-インドゾールを含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

6-ブロモ-3-メトキシ-1-フェニル-1H-インドゾールを含む廃棄物は、適切な化学廃棄処理が必要です。通常、廃棄物は密閉容器に収集され、専門の廃棄処理業者に引...

1332527-03-36-Bromo-3-methoxy-1-...
化合物よくある質問

4,4-二甲基-2-吡咯烷酮はどの業界で使用されていますか?

4,4-二甲基-2-吡咯烷酮は医薬、ポリマー、センサー、半導体などの業界で広く使用されています。特に溶媒としての性能が高く評価されています。

66899-02-34,4-dimethylpyrrolid...
化合物よくある質問

リン酸鉍はどのように保存すればよいですか?

リン酸鉍は遮光容器に保存し、乾燥した場所で常温で保管してください。

51312-42-6Sodium Phosphotungst...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめ化合物

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。