Effect of Guest Size and Conformation on Crystal Structure and Stability of Structure H Clathrate Hydrates: Experimental and Molecular Dynamics Simulation Studies
Notice bibliographique
Résumé
To better understand the effect of size and flexibility of large molecule guest substances (LMGSs) on crystal lattice structure and thermodynamic stability of structure H (sH) clathrate hydrates, we performed powder X-ray diffraction (PXRD) measurements and Parrinello–Rahman molecular dynamics (MD) simulations on six alkane and cycloalkane LMGS in the presence of methane help gas. We first quantitatively analyze the dependence of the experimental lattice constants and formation pressure on the average maximum length of the LMGS guests as determined by MD simulation. The PXRD results show that within a family of LMGSs with similar molecular structures molecules of optimum size give better stability of sH hydrate phase. The most stable hydrate in each class has larger lattice constants along the a -axis and smaller lattice constant along the c -axis. The lattice expansion/shrinkage is well reproduced in the MD simulations. From the MD simulations, we determine the changes in the conformation as a result of encapsulation and the tilt angle with respect to the long axis of the sH large cages of the LMGSs. The results indicate that the molecular shapes inside the sH large cages can significantly differ from those of the most stable molecular structure in the gas phase. In the case of flexible molecules, such as 2-methylbutane, the 1–4 dihedral angles and effective molecular sizes change upon encapsulation. Molecules with shorter length generally have larger tilt angles in the large cages; however, the effective width dimension of the LMGS also affects the tilt angle. Understanding the stability of sH hydrates of various LMGSs requires a consideration of guest molecule size, structural flexibility, and tilt angle in the cages. None of these quantities alone explain trends in the stability. During simulation trajectories, we observe changes in conformation in the LMGS molecules in the large cages. The effects of these different factors make a priori structural determinations of the large cages guests extremely complex.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».