中文摘要：

在分子尺度上研究水与物质的相互作用，从而更深入地理解水的基本规律，已成为凝聚态物理和交叉学科的前沿理论热点课题之一。盐（NaCl）与水接触形成的界面代表着典型的固液界面，在大量的表面物理化学和环境保护等现象的研究中起着关键作用。更重要的是盐在水中的溶解过程，对于解释人体和生物界的某些现象至关重要。但是至今对这个微观过程的变化规律人们仍不清楚。现有的大量研究集中在NaCl和水的小团簇、NaCl和水界面的静态结构、及NaCl溶液的平衡性质上。我们拟采用第一性原理分子动力学和经验势两种方法，从微观上模拟NaCl和水的界面结构、成键性质，以及盐溶解的动力学过程。着重于研究NaCl表面上的动态过程，溶解性质，并发现和确定溶解过程中的过渡态，以及该过程中电子转移所起的作用，从而建立新的物理模型。

结论摘要：

盐类和水之间的相互作用，在生物物理，环境科学，电化学等领域具有重要的意义。本项目在国家自然科学基金的支持下，主要完成了如下4个课题1）NaCl 纳米晶粒在水中的微观溶解过程；我们发现，溶解过程倾向于从处于角位的Cl-离子开始，紧接着溶入水中的是与之成键的处在棱位上的一个Na+离子。经过几个纳秒的模拟，我们证明溶解过程的离子序列为Cl-，Na+，Cl-，Na+…。2）水在NaCl(001)面吸附过程的密度泛函理论研究；我们用基于密度泛函理论的第一原理计算及广义梯度近似研究了不同覆盖度下水分子在NaCl(001)面的吸附位形和能量。发现随着覆盖度的增加，水分子－衬底相互作用逐渐削弱，水分子－水分子相互作用逐渐增强。3）系统研究了纳米盐晶粒在水中溶解过程的分子动力学问题； 统计结果显示，溶解主要从角位离子开始，它首先同时断开两个离子键，稍后再断开第三个键，沿着最可几的方向[11-1]滑入水中。当一个离子溶解之后，接下来溶解的常常是一个与之电荷相反的离子，以最大程度的维持晶粒剩余部分和水溶4）固液界面处NaCl的早期结晶过程研究。我们确定了临界晶核尺寸为一个Na+-Cl-离子对。