一次元開放端水チェーンにおける2つの共存し対立するプロトン移動メカニズム

一次元（1D）に閉じ込められた水チェーンにおけるプロトン輸送は、細胞膜のイオンチャネルや燃料電池のモデルとして広範に研究されてきました。しかし、1D水チェーンにおけるプロトン移動（PT）プロセスのメカニズム的理解は不完全なままです。本研究では、過剰水和プロトンの2つの限界構造であるH5O2+（ツンダル）とH3O+（線形H7O3+）が水チェーンの成長に伴い優位性の変化を示すことを実証し、2つの共存し対立するPTメカニズムが生じることを示します。具体的には、H5O2+はチェーンの中央で安定し、一方でH3O+は遷移状態（TS）として機能します。この領域を除いて、H3O+は安定化され、H5O2+がTSとして機能します。相互作用分析は、電気的相互作用がPTメカニズムの違いにおいて重要な役割を果たすことを示しています。我々の研究は、バルク水と長い1D水チェーンで報告されたさまざまなPTメカニズムの間の知識のギャップを埋め、生物学的イオンチャネルの原子レベルでのより深い理解に貢献します。