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物理学论文_太赫兹电磁波调控甲烷水合物分解

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文章摘要:甲烷水合物具有分布范围广、资源储量大、能量密度高、清洁无污染等特点，因此一经发现便得到人们广泛的关注．虽然如此，甲烷水合物的开采存在较多的困难，主要涉及笼型甲烷水合物的分解过程，因此本文通过分子动力学模拟，探索太赫兹电磁波对该水合物分解的特异性影响．通过分析甲烷水合物中水分子的振动谱，我们发现其区别于体相水在低温下的特异性振动峰．通过引入频率与该振动峰中心频率一致的太赫兹波，我们发现，该电磁场会破坏甲烷水合物原有的氢键网络，降低甲烷周围水分子的配位数，从而使甲烷分子从水笼中脱离．进一步地，序参数F₄的分析也证明，在太赫兹电磁刺激下，甲烷壳层水原来的晶体水变成了液态水．同时我们证明了该频率具有相比其他频率的绝对优势，因此具有其特异性．我们的发现有望通过非热效应来实现甲烷水合物的分解，高效、低能耗地提高开采效率，推动未来新能源的发展．

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