Computer simulation study of the diffusion of water molecules confined in silica gel

• Published in: Condensed Matter Physics
• Date: 2004
• ISSN: 1607-324X
• Main Authors: Patsahan, T., Holovko, M.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 2004
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/118714
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Computer simulation study of the diffusion of water molecules confined in silica gel / T. Patsahan, M. Holovko // Condensed Matter Physics. — 2004. — Т. 7, № 1(37). — С. 3-13. — Бібліогр.: 30 назв. — англ.

The molecular dynamics simulations are used to study the dynamic properties
 of SPC/E water molecules confined in silica gel. The model proposed
 in this study covers three main features that characterize systems of that
 kind: the excluded volume due to the substrate presence, strong attraction
 between pore surface and water molecules, randomness of confinement
 structure. The gel-like structure is modelled as an array of silica composite
 spheres that are randomly dispersed in volume. Therefore, the spherical
 SiO₂ composite bearing silanol groups on the surface is designed as an
 element of the porous medium of silica gel. The diffusion coefficients of
 water molecules are calculated at different temperatures and water densities.
 To illustrate the model proposed and the behavior of molecules near
 the pore surface, several snapshots are presented. Методом молекулярної динаміки проведено дослідження, в межах якого вивчалася поведінка молекул води, що знаходяться в порах силікагелю. В запропонованій моделі основну увагу було зосереджено на основних аспектах, що характеризують системи такого типу, а саме: ефект виключеного об’єму, за рахунок присутності матеріалу, що формує пори; сильна притягальна взаємодія між стінками пор та молекулами рідини; невпорядкована структура пор. Гелеподібну структуру було представлено у вигляді випадково розташованих сферичних композитів кремнезему. Для цього було приготовано композити SiO₂, на поверхні яких були розташовані сіланольні групи. Таким чином, пораховано значення коефіцієнтів дифузії молекул води при різних температурах та густинах води. Також представлено декілька миттєвих знімків системи, щоб продемонструвати запропоновану модель а також поведінку молекул поблизу поверхні пор.