論文の概要: Dynamical Strengthening of Covalent and Non-Covalent Molecular Interactions by Nuclear Quantum Effects at Finite Temperature

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.10578v1
• Date: Thu, 18 Jun 2020 14:30:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-13 13:46:04.728345
• Title: Dynamical Strengthening of Covalent and Non-Covalent Molecular Interactions by Nuclear Quantum Effects at Finite Temperature
• Title（参考訳）: 核量子効果による分子間相互作用の有限温度での動的強化
• Authors: Huziel E. Sauceda, Valentin Vassilev-Galindo, Stefan Chmiela, Klaus-Robert M\"uller, Alexandre Tkatchenko
• Abstract要約: 核量子効果(NQE)は非局在化された分子動力学を生成する傾向がある。 NQEはしばしば電子相互作用を増強し、有限温度での動的分子安定化をもたらす。 我々の発見は、分子や材料における原子核量子ゆらぎの多角的役割に関する新たな洞察をもたらす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 58.999762016297865
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nuclear quantum effects (NQE) tend to generate delocalized molecular dynamics due to the inclusion of the zero point energy and its coupling with the anharmonicities in interatomic interactions. Here, we present evidence that NQE often enhance electronic interactions and, in turn, can result in dynamical molecular stabilization at finite temperature. The underlying physical mechanism promoted by NQE depends on the particular interaction under consideration. First, the effective reduction of interatomic distances between functional groups within a molecule can enhance the $n\to\pi^*$ interaction by increasing the overlap between molecular orbitals or by strengthening electrostatic interactions between neighboring charge densities. Second, NQE can localize methyl rotors by temporarily changing molecular bond orders and leading to the emergence of localized transient rotor states. Third, for noncovalent van der Waals interactions the strengthening comes from the increase of the polarizability given the expanded average interatomic distances induced by NQE. The implications of these boosted interactions include counterintuitive hydroxyl--hydroxyl bonding, hindered methyl rotor dynamics, and molecular stiffening which generates smoother free-energy surfaces. Our findings yield new insights into the versatile role of nuclear quantum fluctuations in molecules and materials.
• Abstract（参考訳）: 核量子効果(nqe)は、ゼロ点エネルギーと原子間相互作用における非調和性との結合によって、非局在化分子動力学を生成する傾向がある。 ここでは、NQEがしばしば電子相互作用を増強し、有限温度での動的分子安定化をもたらす証拠を示す。 nqeが推進する物理メカニズムは、考慮中の特定の相互作用に依存する。 第一に、分子内の官能基間の原子間距離の効果的低減は、分子軌道間の重なりを増加させるか、あるいは隣接する電荷密度間の静電相互作用を強化することにより、$n\to\pi^*$相互作用を増強することができる。 第二に、NQEは一時的に分子結合の順序を変えてメチルローターを局在させ、局所化された一過性ローター状態が出現する。 第三に、非共有結合ファンデルワールス相互作用では、nqeによって誘導される平均原子間距離の増大により、偏光性が増大する。 これらの相互作用がもたらす意味は、直感的なヒドロキシル-ヒドロキシル結合、妨害されたメチルローターダイナミクス、より滑らかな自由エネルギー表面を生成する分子強化などである。 我々の発見は、分子や材料における原子核量子ゆらぎの多角的役割に関する新たな洞察をもたらす。

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