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碳酸钙无定形结构的探索:从原子模型到结构控制的旅程
2024-01-30 09:23  点击:51
 牛津大学化学系无机化学实验室的Tomas C. Nicholas教授及团队最近利用先进的原子间位势,构建了高质量的无定形碳酸钙(ACC)原子模型。这些模型旨在帮助解析X射线全散射数据,从而更深入地理解ACC的结构。
 
团队采用了一种反演方法,从这些模型中提取了支配结构的有效Ca⋯Ca相互作用势。这一势能反映了在计算软物质背景下研究的伦纳德-琼斯-高斯模型的意外映射。
 
研究结果显示,ACC的结构主要受到Ca2+离子之间的有效相互作用影响。这种相互作用在不同长度尺度上均有体现。团队进一步利用最新开发的算法对生成的Ca对相关函数进行反演,揭示了碳酸盐/水介导的Ca⋯Ca相互作用势。这种作用力与已知会阻碍结晶的LJG形式密切相关。
 
通过蒙特卡罗(MC)模拟,由LJG模型驱动,成功生成了ACC的粗粒度表示,并捕捉到了全原子HRMC模型的关键方面。
 
总体而言,该研究将ACC结构问题映射到多孔电位的相行为,不仅建立了首个与这些电位相关的实验系统,还展示了如何通过调整有效相互作用来控制无机相的结构复杂性。ACC复杂的结构及其对结晶的适应性实际上是由Ca2+离子间几何失谐的有效相互作用所决定的。
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