水は 2 つの構造が共存・AI が分子レベルで初めて実証

要約

Nature Physics に掲載された研究は、液体の水が単一の均一物質ではなく、2 つの異なる分子構造が絶えず入れ替わる混合体であることをシミュレーションで初めて分子レベルで実証した。数十年前から理論的に提唱されていた「二状態モデル」は、より密で無秩序な構造 A とより低密度で秩序ある構造 B が存在すると仮説していたが、直接的な証拠は得られていなかった。研究チームは約 7,400 万個の水分子配置で教師なし深層学習モデル (オートエンコーダ) を訓練し、従来の局所密度・エネルギー差では見つけられない隠れた物理量を抽出することで、2 つの構造の明確な分離に成功した。構造 A と B の相互変換経路は系の状態によって異なり、液液相境界では複雑な 3 次元反応経路を取ることも判明した。