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低温での水の相転移の可能性と熱力学量の発散の原因を明らかにするために計算機シミュレーションを行った。本研究で提案された相図では高密度液体(HDL)-低密度液体(LDL)の臨界点の位置が負の圧力領域にあり、HDLとLDLは大気圧下では異なる相である。水は相転移を経てLDLになる。LDLは氷(-56kJmol^<-1>よりも1kJmol^<-1>エネルギーが高いだけであり、この差はHDLとLDLの差1.5kJmol^<-1>よりも小さい。また相平衡を仮定した自由エネルギーの計算からLDLは氷よりわずかにエントロピーが大きい状態であり、過冷却の水と比べてこれまで想像されていた以上に水素結合の欠陥が少ないものと予想される。
二種の液体の構造的な特徴を区別するために配位数に注目した。HDLでは4配位の水は298Kで74%、温度を下げて233Kでも83%まで増えるだけであるが、193Kでは94%となっている。LDLとHDLでは10%以上のギャップがある。第二近接まで4配位の条件を課したときにはLDLとHDLに大きな差があらわれる。LDLはこのような水分子がつながってできたネットワークが系全体に広がった(パーコレートした)状態であるがHDLはそうではないことが判明した。そのために、第二の臨界点は第二隣接分子まで4配位である中心水分子のパーコレーション転移点と見なすことができることが分かった。
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