إلى أي مدى يمكن لنماذج الاستقطاب للقوى غير المضافة الثنائية أن تصف الماء السائل؟

تم حساب خصائص الماء السائل باستخدام مجال قوة ثنائي الجسم (مضاف ثنائي) قائم على مونومر صلب قريب جدًا من الدقة، وكذلك باستخدام نفس المجال المدعوم بنموذج استقطاب بسيط وغير تجريبي لقوى متعددة الجسيمات غير المضافة. يؤدي تضمين قوى الاستقطاب غير المضافة إلى انخفاض كبير، أحيانًا بمقدار رتبة، في الانحرافات المتعلقة بخصائص الماء المحسوبة باستخدام الديناميكا الجزيئية الكلاسيكية مقارنة بنتائج التجارب. عادة ما تكون الانحرافات المتبقية من رتب 10%. يتوقع النموذج بشكل صحيح الاعتماد على درجة الحرارة للخصائص باستثناء كثافة الماء فوق المبرد. يتم تحقيق هذا الأداء الجيد على الرغم من الفشل المعروف لنموذج الاستقطاب في إعادة إنتاج طاقات التفاعل غير المضافة للمركبات الثلاثية، والذي تم التحقق منه هنا من خلال إظهار أنه لمجموعة عشوائية من المركبات الثلاثية مع جميع المسافات بين O-O أقل من 3.4 Å، مختارة من لقاحات المحاكاة، كانت نسبة الخطأ المتوسطة للنموذج مقارنة بالقيم الدقيقة الأولى 71%. ومع ذلك، تقل الأخطاء تدريجياً للمركبات الثلاثية الأكبر، الأكثر وفرة في السائل، ويمكن تقدير أن نموذج الاستقطاب يجب أن يعيد إنتاج طاقة التفاعل السائلة بدقة تصل إلى حوالي 6%. على الرغم من أن هذه الدقة تتفق مع الأداء الملحوظ لنموذج الاستقطاب، إلا أنها لا تفسر التحسينات الدرامية على نموذج ثنائي الجسم. تعود هذه التحسينات إلى إعادة هيكلة السائل في ترتيبات رباعية السطوح الناجمة عن قوى الاستقطاب غير المضافة. تتفق انحرافات تنبؤاتنا مع النتائج التجريبية عمومًا أيضًا مع المساهمات المقدرة من التأثيرات الرائدة المهملة بخلاف قوى الاستبدال غير المضافة: مرونة المونومر وتأثيرات الحركة النووية الكمية.