Molecular Dynamics Simulations have been carried out for liquid-vapor interface of water at T=300K and ρ=1g/㎤. The system studied consists of 222 ST2 particles in a free cluster. Verlet algorithm$^1$, with Shake procedures$^2$ to handle internal constraints, is used to integrate the classical equation of motion. Orientational structuring near the surface is studied through an angle distribution function. The self-diffusion coefficients have been calculated for bulk region and for interface region. The value of bulk water is 2.87㎠/s, that of interface water is 3.11㎠/s. The significantly larger D value in the interface region can be understood qualitatively by the fact that here the water molecules form fewer hydrogen bonds than those in bulk water.
생체막이나 전극 등의 표면에서 물분자가 중요한 역활을 한다는 것은 많이 알려진 사실이다. 본 논문에서는 표면에서의 물분자의 구조에 대해 알아보기 위하여 표면을 포함한 물모델에 대한 모의실험을 하였다.
사용된 모델은 물분자 222개로 이루어져 있고, 온도 300K에서 액체와 기체가 평형을 이루고 있다. 구 중심으로부터의 거리에 대한 밀도분포곡선을 통해 액체와 기체의 경계에 밀도의 전이구역이 존재함을 알았다. 물모델을 구 중심으로부터의 거리에 따라 층별로 나누어 분자의 방향성을 알아본 결과 표면 근처에서는 물분자의 이등분선이 표면과 나란히 놓여있는 구조의 분자가 많이 존재함을 알 수 있었다. 밀도분포곡선으로부터 구 안 쪽의 액체 부분과 바깥쪽의 표면을 나누어 확산계수를 각각 구하여 운동성을 비교하여 본 결과 안쪽의 물분자의 값은 순수한 액체에 대한 실험치와 잘 일치하였다. 표면 부근의 물의 확산계수는 중심 부근의 물의 확산계수보다 훨씬 큰 값을 갖는데, 그 이유는, 정성적으로, 이곳의 물분자가 안쪽의 물분자보다 수소결합에 의해 덜 묶여있기 때문인 것으로 이해할 수 있다.
