"Relations between the diffusion anomaly and cooperative rearranging regions in a hydrophobically nanoconfined water monolayer". F. de los Santos, G. Franzese. PHYSICAL REVIEW E 85, 010602(R) (2012). DOI: 10.1103/PhysRevE.85.010602
We simulate liquid water between hydrophobic walls, separated by 0.5 nm, to study how the diffusion constant D∥ parallel to the walls depends on the microscopic structure of water. At low temperature T,
water diffusion can be associated with the number of defects in the
hydrogen bond network. However, the number of defects solely does not
account for the peculiar diffusion of water, with maxima and minima
along isotherms. Here, we calculate a relation that quantitatively
reproduces the behavior of D∥, focusing on the high-T
regime. We clarify how the interplay between breaking of hydrogen bonds
and cooperative rearranging regions of 1-nm size gives rise to the
diffusion extrema in nanoconfined water.
Se simula agua líquida entre paredes hidrofóbicas, separadas por 0.5 nm, para estudiar cómo depende la constante de difusión D∥ paralela a las paredes de la estructura microscópica del agua. A bajas temperaturas T, la difusión del agua puede asociarse con el número de defectos en la red de enlaces de hidrógeno. Sin embargo, el número de defectos por sí solo no es el responsable de la difusión peculiar del agua, con máximos y mínimos a lo largo de las isotermas. Aquí se calcula una relación que reproduce cuantitativamente el comportamiento de D∥, prestando especial atención al régimen de altas temperaturas. Se clarifica cómo el agua nanoconfinada aumenta su difusión hasta los extremos a partir de las interacciones existentes entre la ruptura de los enlaces de hidrógeno y el reacomodo cooperativo de regiones de tamaño del orden de 1 nm.
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