Four-body effective interaction between hydrated methane molecules.

Four methane molecules (white spheres) are solvated in water. Water molecules are not drawn explicitly. Water density is indicated by clouds. Green, blue, pink, and yellow clouds corresponds to the spatial region where the probability density of finding a water molecule is 2, 3, 4, and 6 times larger than the average. Note that the position of the highest probability is the center of tetrahedron, where the probability exceeds 25! Temperature is set to the melting point of the present water model. (270K, TIP4P/ICE)

Formation of methane-water complex is the origin of methane hydrate formation.

水の中にメタン分子を4つ入れたシミュレーション。白い球がメタン分子を、その周囲の着色された雲は水の存在確率を表す等高面。緑→青→ピンク→黄色となるにつれ、存在確­率が高くなる。最も存在確率が高い、正四面体の中心では、水の局所存在確率は25倍にも達する。

メタンが適切な配置(おおよそメタンハイドレート内での配置)になると、間にある水が「凍結」して、メタンと水の複合安定構造ができる。

メタンの周囲の水があらかじめ構造化していて、それが会合をひきおこすわけではなく、むしろ、メタンが近接することが水を構造化させることがわかる。

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