阿姆斯特丹大学 信用:HIMS 甲烷水合物是地球上最大的化石燃料来源，在气候变化中扮演着重要角色
它们形成的分子过程还不为人所知，并引起了激烈的争论
在《物理化学杂志》的一篇论文中，范特霍夫分子科学研究所的研究人员现在提供了甲烷水合物形成的见解
他们进行了原子尺度的分子模拟，帮助建立关键的热力学和动力学性质
甲烷气体和水的混合物可以自发形成固体水合物
这种甲烷水合物自然大量存在于海底和永久冻土中，大大超过了天然气储量
因此，甲烷水合物不仅被视为未来的能源，而且与全球气候变化密切相关
甲烷水合物在自然温和的条件下通过均相成核作用结晶，具有工业和科学意义，但仍知之甚少
众所周知，在这种条件下预测成核速率是困难的，因为成核势垒很高，并且除了精确的分子模型之外，还需要加强采样
晶体成核速率 采用有效的过渡界面取样技术，高性能金属科学研究院计算化学研究小组的阿尔琼·瓦德哈万和彼得·博尔豪斯现在用精确的原子力场预测成核的精确速率，聚焦于280 K和500巴的特定条件
他们计算出每秒几百个晶核的晶体成核速率
尽管这很可能是偶然的，因为预测对精确的模拟设置非常敏感，但这个数字与附近条件的实验估计是一致的
然而，这项工作表明，现在有可能在中等过饱和状态下计算甲烷水合物的速率，而不依赖除力场之外的任何假设
这将有助于未来旨在了解天然水合物、改进材料合成和开发溶解策略的研究
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