Aperçus sur la structure et la dynamique des ions K+ à l'interface muscovite-eau à partir de simulations potentielles basées sur l'apprentissage machine

Les surfaces de nombreux minéraux sont recouvertes de cations naturels qui deviennent partiellement hydratés et peuvent être remplacés par des hydroniums ou d'autres cations lorsque la surface est exposée à l'eau ou à une solution aqueuse. Ces processus d'échange d'ions sont pertinents pour divers phénomènes chimiques et de transport, mais élucider leurs détails microscopiques est un défi tant pour les expériences que pour les simulations. Dans ce travail, nous faisons un premier pas dans cette direction en examinant le comportement des ions K+ natifs à l'interface entre l'eau pure et la surface de mica muscovite (001) avec des simulations de dynamique moléculaire basées sur l'ab-initio et l'échantillonnage amélioré. Nos résultats montrent que la désorption des ions K+ de surface dans de l'eau pure sans ions présente une barrière d'énergie libre significative, indépendamment de leur arrangement de surface local. En revanche, une diffusion facile des K+ entre les cavités ditrigonales du mica, caractérisées par des ordonnancements différents Al/Si, est observée. Ce comportement suggère que les ions K+ pourraient favoriser un arrangement de surface dynamique désordonné plutôt qu'une désorption complète lorsqu'ils sont exposés à de l'eau déionisée.