冰表面融化的动力学过程研究

冰及其界面相变性质，一直是凝聚态物理，化学，环境科学，材料科学的研究热点。然而对于为什么冰不同于一般固体，它的表面比较润滑这个问题一直都没有得到很好的解决。早在19世纪，法拉第就曾经预言过，在融点以下，冰的表面部分地融化了，即存在类水层结构，这使得冰的表面不同于其它固体而比较滑。但是这个类水层有多厚？它与温度的依赖关系怎样？结构性质如何？目前仍是众说纷纭。本项目拟采用第一性原理分子动力学的研究方法，模拟冰表面在融点附近的动力学性质。同时本研究还将有助于理解冰的结构性质。在冰结构中，水分子以一种特殊的化学键- - 氢键结合在一起。通过我们的研究将得到冰的结构特征，表面能，振动谱等。而这些信息，对于晶体生长，结晶成核等过程至关重要。对大规模冰结构的研究，将使我们揭开氢键的集团性质，从而促进对水与凝聚态物质的相互作用，以及对其在生物、化学中引起的一些重要现象的认识。