Skip to main content
SpringerLink
Log in

X-ray and simulation studies of water

  • Published:
La Rivista del Nuovo Cimento Aims and scope

Summary

Here we present a picture that combines discussions regarding the thermodynamic anomalies in ambient and supercooled water with recent interpretations of X-ray spectroscopy and scattering data of water. At ambient temperatures most molecules favor a closer packing than tetrahedral, with strongly distorted hydrogen bonds, which allows the quantized librational modes to be excited and contribute to the entropy, but with enthalpically favored tetrahedrally bonded water patches appearing as fluctuations, i.e. a competition between entropy and enthalpy. Upon cooling water the amount of molecules participating in tetrahedral structures and the size of the tetrahedral patches increase. The two local structures are connected to the liquid-liquid critical point hypothesis in supercooled water corresponding to high-density liquid (HDL) and low-density liquid (LDL). We demonstrate that the HDL local structure deviates from a tetrahedral coordination not only through a collapse of the 2nd shell but also through severe distortions around the 1st coordination shell.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

References

  1. Chaplin M. F., Water Structure and Behaviorhttp://www.lsbu.ac.uk/water/index.html.

  2. Ball P., Chem. Rev., 108 (2008) 74.

    Article  Google Scholar 

  3. Nilsson A., Nordlund D., Waluyo I., Huang N., Ogasawara H., Kaya S., Bergmann U., Näslund L.-Å., Öström H., Wernet P., Andersson K. J., Schiros T. and Pettersson L. G. M., J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom., 177 (2010) 99.

    Article  Google Scholar 

  4. Debenedetti P. G., J. Phys.: Condens. Matter, 15 (2003) R1669.

    ADS  Google Scholar 

  5. Landau L. D. and Lifshitz E. M., Statistical Physics, Part 1 (Butterworth-Heinemann, Oxford) 1980.

    Google Scholar 

  6. Kumar P., Han S. and Stanley H. E., J. Phys.: Condens. Matter, 21 (2009) 504108.

    Google Scholar 

  7. Speedy R. J. and Angell C. A., J. Chem. Phys., 65 (1976) 851.

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. Kanno H. and Angell C. A., J. Chem. Phys., 70 (1979) 4008.

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. Hare D. E. and Sorensen C. M., J. Chem. Phys., 84 (1986) 5085.

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. Zheleznyi B. V., Russ. J. Phys. Chem., 43 (1969) 1311.

    Google Scholar 

  11. Wikfeldt K. T., Huang C., Nilsson A. and Pettersson L. G. M., J. Chem. Phys., 134 (2011) 214506.

    Article  ADS  Google Scholar 

  12. Mallamace F., Broccio M., Corsaro C., Faraone A., Majolino D., Venuti V., Liu L., Mou C. and Chen S., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 104 (2007) 424.

    Article  ADS  Google Scholar 

  13. Mallamace F., Corsaro C. and Stanley H. E., Sci. Rep., 2 (2012) 993.

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. Soper A. K. and Ricci M. A., Phys. Rev. Lett., 84 (2000) 2881.

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. Huang C, Wikfeldt K. T., Tokushima T., Nordlund D., Harada Y., Bergmann U., Niebuhr M., Weiss T. M., Horikawa Y., Leetmaa M., Ljungberg M. P., Takahashi O., Lenz A., Ojamäe L., Lyubartsev A. P., Shin S., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 106 (2009) 15214.

    Article  ADS  Google Scholar 

  16. Nilsson A., Huang C. and Pettersson L. G. M., J. Mol. Liq., 176 (2012) 2.

    Article  Google Scholar 

  17. Nilsson A. and Pettersson L. G. M., Chem. Phys., 389 (2011) 1.

    Article  Google Scholar 

  18. Wernet P., Nordlund D., Bergmann U., Cavalleri M., Odelius M., Ogasawara H., Näslund L. Å., Hirsch T. K., Ojamäe L., Glatzel P., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Science, 304 (2004) 995.

    Article  ADS  Google Scholar 

  19. Møgelhøj A., Kelkkanen A., Wikfeldt K. T., Schiøtz J., Mortensen J. J., Pettersson L. G. M., Lundqvist B. I., Jacobsen K. W., Nilsson A. and Nørskov J. K., J. Phys. Chem. B, 115 (2011) 14149.

    Article  Google Scholar 

  20. Kaya S., Yamamoto S. D. S., Newberg J. T., Bluhm H., Ogasawara H., Kendelewicz T., Brown G. E., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Sci. Rep., 3 (2012) 1074.

    Article  Google Scholar 

  21. Huang C., Weiss T. M., Nordlund D., Wikfeldt K. T., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., J. Chem. Phys., 133 (2010) 134504.

    Article  ADS  Google Scholar 

  22. Huang C, Wikfeldt K. T., Nordlund D., Bergmann U., McQueen T., Sellberg J., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Phys. Chem. Chem. Phys., 13 (2011) 19997.

    Article  Google Scholar 

  23. Tokushima T., Harada Y., Takahashi O., Senba Y., Ohashi H., Pettersson L. G. M., Nilsson A. and Shin S., Chem. Phys. Lett., 460 (2008) 387.

    Article  ADS  Google Scholar 

  24. Wikfeldt K. T., Nilsson A. and Pettersson L. G. M., Phys. Chem. Chem. Phys., 13 (2011) 19918.

    Article  Google Scholar 

  25. Overduin S. D. and Patey G. N., J. Phys. Chem. B, 116 (2012) 12014.

    Article  Google Scholar 

  26. Taschin A., Bartolini P., Eramo R., Righini R. and Torre R., Nat. Commun., 4 (2013) 2401.

    Article  ADS  Google Scholar 

  27. Mallamace F., Corsaro C. and Stanley H. E., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 110 (2013) 4899.

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. Clark G. N. I., Cappa C. D., Smith J. D., Saykally R. J. and Head-Gordon T., Mol. Phys., 108 (2010) 1415.

    Article  ADS  Google Scholar 

  29. Clark G. N. I., Hura G., Teixeira J., Soper A. K. and Head-Gordon T., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 107 (2010) 14003.

    Article  ADS  Google Scholar 

  30. Poole P. H., Sciortino F., Essmann U. and Stanley H. E., Nature, 360 (1992) 324.

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. Mishima O. and Stanley H. E., Nature, 396 (1998) 329.

    Article  ADS  Google Scholar 

  32. Mishima O., J. Chem. Phys., 133 (2010) 144503.

    Article  ADS  Google Scholar 

  33. Mishima O. and Stanley H. E., Nature, 392 (1998) 164.

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. Limmer D. T. and Chandler D., J. Chem. Phys., 135 (2011) 134503.

    Article  ADS  Google Scholar 

  35. Moore E. B. and Molinero V., Nature, 479 (2011) 506.

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. Kesselring T. A., Franzese G., Buldyrev S. V., Herrmann H. J. and Stanley H. E., Sci. Rep., 2 (2012) 474.

    Article  ADS  Google Scholar 

  37. Liu Y., Palmer J. C., Panagiotopoulos A. Z. and Debenedetti P. G., J. Chem. Phys., 137 (2012) 214505.

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. Poole P. H., Becker S. R., Sciortino F. and Starr F. W., J. Phys. Chem. B, 115 (2011) 14176.

    Article  Google Scholar 

  39. Sciortino F., Saika-Voivod I. and Poole P. H., Phys. Chem. Chem. Phys., 13 (2011) 19759.

    Article  Google Scholar 

  40. Myneni S., Luo Y., Näslund L.-Å., Cavalleri M., Ojamäe L., Ogasawara H., Pelmenschikov A., Wernet P., Väterlein P., Heske C, Hussain Z., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., J. Phys.: Condens. Matter, 14 (2002) L213.

    Google Scholar 

  41. Bergmann U., Wernet P., Glatzel P., Cavalleri M., Pettersson L. G. M., Nilsson A. and Cramer S. P., Phys. Rev. B, 66 (2002) 092107.

    Article  ADS  Google Scholar 

  42. Fuchs O., Zharnikov M., Weinhardt L., Blum M., Weigand M., Zubavichus Y., Bär M., Maier F., Denlinger J. D., Heske C., Grunze M. and Umbach E., Phys. Rev. Lett., 100 (2008) 027801.

    Article  ADS  Google Scholar 

  43. Guo J. H., Luo Y., Augustsson A., Rubensson J. E., Såthe C, Ågren H., Siegbahn H. and Nordgren J., Phys. Rev. Lett., 89 (2002) 137402.

    Article  ADS  Google Scholar 

  44. Nilsson A., Tokushima T., Horikawa Y., Harada Y., Ljungberg M. P., Shin S. and Pettersson L. G. M., J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom., 188 (2013) 84.

    Article  Google Scholar 

  45. Gilberg E., Hanus M. J. and Foltz B., J. Chem. Phys., 76 (1982) 5093.

    Article  ADS  Google Scholar 

  46. Weinhardt L., Benkert A., Meyer F., Blum M., Wilks R. G., Yang W., Bär M., Reinert F. and Heske C., J. Chem. Phys., 136 (2012) 144311.

    Article  ADS  Google Scholar 

  47. Lange K. M., Könecke R., Ghadimi S., Golnak R., Soldatov M. A., Hodeck K. F., Soldatov A. and Aziz E. F., Chem. Phys., 377 (2010) 1.

    Article  ADS  Google Scholar 

  48. Nordlund D., Odelius M., Bluhm H., Ogasawara H., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Chem. Phys. Lett., 460 (2008) 86.

    Article  ADS  Google Scholar 

  49. Winter B., Weber R., Widdra W., Dittmar M., Faubel M. and Hertel I. V., J. Phys. Chem. A, 108 (2004) 2625.

    Article  Google Scholar 

  50. Winter B. and Faubel M., Chem. Rev., 106 (2006) 1176.

    Article  Google Scholar 

  51. Neeb M., Rubensson J. E., Biermann M. and Eberhardt W., J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom., 67 (1994) 261.

    Article  Google Scholar 

  52. Nibbering E. T. J. and Elsaesser T., Chem. Rev., 104 (2004) 1887.

    Article  Google Scholar 

  53. Ljungberg M. P., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., J. Chem. Phys., 134 (2011) 044513.

    Article  ADS  Google Scholar 

  54. Odelius M., Ogasawara H., Nordlund D., Fuchs O., Weinhardt L., Maier F., Umbach E., Heske C, Zubavichus Y., Grunze M., Denlinger J. D., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Phys. Rev. Lett., 94 (2005) 227401.

    Article  ADS  Google Scholar 

  55. Nordlund D., Ogasawara H., Andersson K. J., Tatarkhanov M., Salmerón M., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Phys. Rev. B, 80 (2009) 233404.

    Article  ADS  Google Scholar 

  56. Iannuzzi M., J. Chem. Phys., 128 (2008) 204506.

    Article  ADS  Google Scholar 

  57. Odelius M., Cavalleri M., Nilsson A. and Pettersson L. G. M., Phys. Rev. B, 73 (2006) 024205.

    Article  ADS  Google Scholar 

  58. Prendergast D. and Galli G., Phys. Rev. Lett., 96 (2006) 215502.

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. Smith J. D., Cappa C. D., Wilson K. R., Messer B. M., Cohen R. C. and Saykally R. J., Science, 306 (2004) 851.

    Article  ADS  Google Scholar 

  60. Liang L., Rulis P., Ouyang L. Z. and Ching W. Y., Phys. Rev. B, 83 (2011) 024201.

    Article  ADS  Google Scholar 

  61. Wikfeldt K. T., Leetmaa M., Ljungberg M. P., Nilsson A. and Pettersson L. G. M., J. Phys. Chem. B, 113 (2009) 6246.

    Article  Google Scholar 

  62. Leetmaa M., Wikfeldt K. T., Ljungberg M. P., Odelius M., Swenson J., Nilsson A. and Pettersson L. G. M., J. Chem. Phys., 129 (2008) 084502.

    Article  ADS  Google Scholar 

  63. Bellissent-Funel M. C., Europhys. Lett., 42 (1998) 161.

    Article  ADS  Google Scholar 

  64. Nordlund D., Ogasawara H., Bluhm H., Takahashi O., Odelius M., Nagasono M., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Phys. Rev. Lett., 99 (2007) 217406.

    Article  ADS  Google Scholar 

  65. Pylkkänen T., Sakko A., Hakala M., Hämäläinen K., Monaco G. and Huotari S., J. Phys. Chem. B, 115 (2011) 14544.

    Article  Google Scholar 

  66. Waluyo I., Huang C, Nordlund D., Bergmann U., Weiss T. M., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., J. Chem. Phys., 134 (2011) 064513.

    Article  ADS  Google Scholar 

  67. Corradini D., Rovere M. and Gallo P., J. Chem. Phys., 132 (2010) 134508.

    Article  ADS  Google Scholar 

  68. Corradini D., Rovere M. and Gallo P., J. Phys. Chem. B, 115 (2011) 1461.

    Article  Google Scholar 

  69. Geissler P. L., J. Am. Chem. Soc., 127 (2005) 14930.

    Article  Google Scholar 

  70. Smith J. D., Cappa C. D., Wilson K. R., Cohen R. C., Geissler P. L. and Saykally R. J., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 102 (2005) 14171.

    Article  ADS  Google Scholar 

  71. Sun Q., Vib. Spectrosc., 62 (2012) 110.

    Article  Google Scholar 

  72. Sun Q., Chem. Phys. Lett., 568-569 (2013) 90.

    Article  ADS  Google Scholar 

  73. Walrafen G. E., J. Chem. Phys., 120 (2004) 4868.

    Article  ADS  Google Scholar 

  74. Walrafen G. E., J. Chem. Phys., 121 (2004) 2729.

    Article  ADS  Google Scholar 

  75. Walrafen G. E., Fisher M. R., Hokmabadi M. S. and Yang W.-H., J. Chem. Phys., 85 (1986) 6970.

    Article  ADS  Google Scholar 

  76. Walrafen G. E., Hokmabadi M. S. and Yang W.-H., J. Chem. Phys., 85 (1986) 6964.

    Article  ADS  Google Scholar 

  77. Walrafen G. E. and Pugh E., J. Solut. Chem., 33 (2004) 81.

    Article  Google Scholar 

  78. Bakker H. J. and Skinner J. L., Chem. Rev., 110 (2010) 1498.

    Article  Google Scholar 

  79. Liu J., Andino R. S., Miller C. M., Chen X., Wilkins D. M., Ceriotti M. and Manolopoulos D. E., J. Phys. Chem. C, 117 (2013) 2944.

    Article  Google Scholar 

  80. Nagata Y., Pool R. E., Backus E. H. G. and Bonn M., Phys. Rev. Lett., 109 (2012) 226101.

    Article  ADS  Google Scholar 

  81. Harada Y., Tokushima T., Horikawa Y., Takahashi O., Niwa H., Kobayashi M., Oshima M., Senba Y., Ohashi H., Wikfeldt K. T., Nilsson A., Pettersson L. G. M. and Shin S., Phys. Rev. Lett., 111 (2013) 193001.

    Article  ADS  Google Scholar 

  82. Ogasawara H., Brena B., Nordlund D., Nyberg M., Pelmenschikov A., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Phys. Rev. Lett., 89 (2002) 276102.

    Article  Google Scholar 

  83. Haq S., Clay C., Darling G. R., Zimnitas G. and Hodgson A., Phys. Rev. B, 73 (2006) 115414.

    Article  ADS  Google Scholar 

  84. Andersson K., Nikitin A., Pettersson L. G. M., Nilsson A. and Ogasawara H., Phys. Rev. Lett., 93 (2004) 196101.

    Article  ADS  Google Scholar 

  85. Nordlund D., Ogasawara H., Wernet P., Nyberg M., Odelius M., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Chem. Phys. Lett., 395 (2004) 161.

    Article  ADS  Google Scholar 

  86. Mitsui T., Rose M. K., Fomin E., Ogletree D. F. and Salmerón M., Science, 297 (2002) 1850.

    Article  ADS  Google Scholar 

  87. Leetmaa M., Ljungberg M. P., Lyubartsev A. P., Nilsson A. and Pettersson L. G. M., J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom., 177 (2010) 135.

    Article  Google Scholar 

  88. Cavalleri M., Ogasawara H., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Chem. Phys. Lett., 364 (2002) 363.

    Article  ADS  Google Scholar 

  89. Nyberg M., Hasselström J., Karis O., Wassdahl N., Weinelt M., Nilsson A., Pettersson L. G. M., J. Chem. Phys., 112 (2000) 5420.

    Article  ADS  Google Scholar 

  90. Nyberg M., Odelius M., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., J. Chem. Phys., 119 (2003) 12577.

    Article  ADS  Google Scholar 

  91. Hasselström J., Karis O., Nyberg M., Pettersson L. G. M., Weinelt M., Wassdahl N. and Nilsson A., J. Phys. Chem. B, 104 (2000) 11480.

    Article  Google Scholar 

  92. Pettersson L. G. M., Nilsson A., Myneni S., Luo Y., Nyberg M., Cavalleri M., Ojamäe L., Näslund L. Å., Ogasawara H., Odelius M. and Pelmenschikov A., J. Synchr. Radiat., 8 (2001) 136.

    Article  Google Scholar 

  93. Schiros T., Ogasawara H., Takahashi O., Oström H., Andersson K., Pettersson L. G. M., Nilsson A., Haq S. and Hodgson A., Chem. Phys. Lett., 429 (2006) 415.

    Article  ADS  Google Scholar 

  94. Schiros T., Näslund L.-Å., Andersson K., Gyllenpalm J., Karlberg G. S., Odelius M., Ogasawara H., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., J. Phys. Chem. C, 111 (2007) 15003.

    Article  Google Scholar 

  95. Kühne T. D. and Khaliullin R. Z., Nat. Commun., 4 (2013) 1450.

    Article  ADS  Google Scholar 

  96. Pylkkänen T., Giordano V. M., Chervin J.-C., Sakko A., Hakala M., Soininen J. A., Hämäläinen K., Monaco G. and Huotari S., J. Phys. Chem. B, 114 (2010) 3804.

    Article  Google Scholar 

  97. Stöhr J., Sette F. and Johnson A. L., Phys. Rev. Lett., 53 (1984) 1684.

    Article  ADS  Google Scholar 

  98. Cavalleri M., Näslund L.-Å., Edwards D. C, Wernet P., Ogasawara H., Myneni S., Ojamäe L., Odelius M., Nilsson A. and Pettersson L. G. M., J. Chem. Phys., 124 (2006) 194508.

    Article  ADS  Google Scholar 

  99. Minceva-Sukarova B., Sherman W. F. and Wilkinson G. R., J. Phys. C: Solid State Phys., 17 (1984) 5833.

    Article  ADS  Google Scholar 

  100. Anderson P. W., Phys. Rev., 124 (1961) 41.

    Article  ADS  MathSciNet  Google Scholar 

  101. Newns D. M., Phys. Rev., 178 (1969) 1123.

    Article  ADS  Google Scholar 

  102. Chen W., Wu X. and Car R., Phys. Rev. Lett., 105 (2010) 017802.

    Article  ADS  Google Scholar 

  103. Kong L., Wu X. and Car R., Phys. Rev. B, 86 (2012) 134203.

    Article  ADS  Google Scholar 

  104. Hetényi B., De Angelis F., Giannozzi P. and Car R., J. Chem. Phys., 120 (2004) 8632.

    Article  ADS  Google Scholar 

  105. Zubavichus Y., Yang Y., Zharnikov M., Fuchs O., Schmidt T., Heske C., Umbach E., Tzvetkov G., Netzer F. P. and Grunze M., Chem. Phys. Chem., 5 (2004) 509.

    Article  Google Scholar 

  106. Cavalleri M., Odelius M., Nordlund D., Nilsson A. and Pettersson L. G. M., Phys. Chem. Chem. Phys., 7 (2005) 2854.

    Article  Google Scholar 

  107. Triguero L., Pettersson L. G. M. and ˚Agren H., Phys. Rev. B, 58 (1998) 8097.

    Article  ADS  Google Scholar 

  108. Thürmer S., Ončák M., Ottosson N., Seidel R., Hergenhahn U., Bradforth S. E., Slavíˇcek P. and B. Winter, Nat. Chem., 5 (2013) 590.

    Article  Google Scholar 

  109. Pettersson L. G. M., Nat. Chem., 5 (2013) 553.

    Article  Google Scholar 

  110. Vinson J., Kas J. J., Rehr J. J., Vila F. D. and Shirley E. L., Phys. Rev. B, 85 (2012) 045101.

    Article  ADS  Google Scholar 

  111. Ekström U., Norman P., Carravetta V. and Ågren H., Phys. Rev. Lett., 97 (2006) 143001.

    Article  ADS  Google Scholar 

  112. Fransson T., Coriani S., Christiansen O. and Norman P., J. Chem. Phys., 138 (2013) 124311.

    Article  ADS  Google Scholar 

  113. Stokely K., Mazza M. G., Stanley H. E. and Franzese G., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 107 (2010) 1301.

    Article  ADS  Google Scholar 

  114. Cuthbertson M. J. and Poole P. H., Phys. Rev. Lett., 106 (2011) 115706.

    Article  ADS  Google Scholar 

  115. Kesselring T. A., Franzese G., Buldyrev S. V., Herrmann H. J. and Stanley H. E., Sci. Rep., 2 (2012) 474.

    Article  ADS  Google Scholar 

  116. Shiratani E. and Sasai M., J. Chem. Phys., 108 (1998) 3264.

    Article  ADS  Google Scholar 

  117. Shiratani E. and Sasai M., J. Chem. Phys., 104 (1996) 7671.

    Article  ADS  Google Scholar 

  118. Accordino S. R., Rodriguez Friz J. A., Sciortino F. and Appignanesi G. A., Eur. Phys. J. E, 34 (2011) 48.

    Article  Google Scholar 

  119. Appignanesi G. A., Rodriguez Friz J. A. and Sciortino F., Eur. Phys. J. E, 29 (2009) 305.

    Article  Google Scholar 

  120. Debenedetti P. G. and Stillinger F. H., Nature, 410 (2001) 259.

    Article  ADS  Google Scholar 

  121. Abascal J. L. F. and Vega C., J. Chem. Phys., 123 (2005) 234505.

    Article  ADS  Google Scholar 

  122. Tokushima T., Harada Y., Horikawa Y., Takahashi O., Senba Y., Ohashi H., Pettersson L. G. M., Nilsson A. and Shin S., J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom., 177 (2010) 192.

    Article  Google Scholar 

  123. Xu L., Kumar P., Buldyrev S. V., Chen S.-H., Poole P. H., Sciortino F. and Stanley H. E., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 102 (2005) 16558.

    Article  ADS  Google Scholar 

  124. Simeoni G. G., Bryk T., Gorelli F. A., Krisch M., Ruocco G., Santoro M. and Scopigno T., Nat. Phys., 6 (2010) 503.

    Article  Google Scholar 

  125. Abascal J. L. F. and Vega C., J. Chem. Phys., 133 (2010) 234502.

    Article  ADS  Google Scholar 

  126. Xu L., Mallamace F., Yan Z., Starr F. W., Buldyrev S. V. and Stanley H. E., Nat. Phys., 5 (2009) 565.

    Article  Google Scholar 

  127. Huang C, Wikfeldt K. T., Tokushima T., Nordlund D., Harada Y., Bergmann U., Niebuhr M., Weiss T. M., Horikawa Y., Leetmaa M., Ljungberg M. P., Takahashi O., Lenz A., Ojamäe L., Lyubartsev A., Shin S., Pettersson L. G. M. and Nilsson A., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 107 (2010) E45.

    Article  Google Scholar 

  128. Ojamäe L. and Hermansson K., J. Phys. Chem., 98 (1994) 4271.

    Article  Google Scholar 

  129. Nilsson A., Ogasawara H., Cavalleri M., Nordlund D., Nyberg M., Wernet P. and Pettersson L. G. M., J. Chem. Phys., 122 (2005) 154505.

    Article  ADS  Google Scholar 

  130. Yoo S., Zeng X. and Xantheas S. S., J. Chem. Phys., 130 (2009) 221102.

    Article  ADS  Google Scholar 

  131. Yoo S. and Xantheas S. S., J. Chem. Phys., 134 (2011) 121105.

    Article  ADS  Google Scholar 

  132. Wang J., Román-Pérez G., Soler J. M., Artacho E. and Fernández-Serra M.-V., J. Chem. Phys., 134 (2011) 024516.

    Article  ADS  Google Scholar 

  133. Li X.-Z., Walker B. and Michaelides A., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 108 (2011) 6369.

    Article  ADS  Google Scholar 

  134. Angell C. A., Sichina W. J. and Oguni M., J. Phys. Chem., 86 (1982) 998.

    Article  Google Scholar 

  135. Conde O., Teixeira J. and Papon P., J. Chem. Phys., 76 (1982) 3747.

    Article  ADS  Google Scholar 

  136. Pi H. L., Aragones J. L., Vega C., Noya E. G., Abascal J. L. F., Gonzalez M. A. and McBride C., Mol. Phys., 107 (2009) 365.

    Article  ADS  Google Scholar 

  137. Saul A. and Wagner W., J. Phys. Chem. Ref. Data, 18 (1989) 1537.

    Article  ADS  Google Scholar 

  138. English N. J. and Tse J. S., Phys. Rev. Lett., 106 (2011) 037801.

    Article  ADS  Google Scholar 

  139. Brovchenko I., Geiger A. and Oleinikova A., J. Chem. Phys., 123 (2005) 044515.

    Article  ADS  Google Scholar 

  140. Kumar P., Wikfeldt K. T., Schlesinger D., Pettersson L. G. M. and Stanley H. E., Sci. Rep., 3 (2013) 1980.

    Article  ADS  Google Scholar 

  141. Geiger A. and Stanley H. E., Phys. Rev. Lett., 49 (1982) 1749.

    Article  ADS  Google Scholar 

  142. Harrington S., Zhang R., Poole P. H., Sciortino F. and Stanley H. E., Phys. Rev. Lett., 78 (1997) 2409.

    Article  ADS  Google Scholar 

  143. Hendricks R. W., Mardon P. G. and Shaffer L. B., J. Chem. Phys., 61 (1974) 319.

    Article  ADS  Google Scholar 

  144. Kell G. S., J. Chem. Eng. Data, 15 (1970) 119.

    Article  Google Scholar 

  145. Waser J. and Schomaker V., Rev. Mod. Phys., 25 (1953) 671.

    Article  ADS  Google Scholar 

  146. Kell G. S., J. Chem. Eng. Data, 15 (1970) 119.

    Article  Google Scholar 

  147. Scala A., Starr W. F., La Nave E., Stanley H. E. and Sciortino F., Phys. Rev. E, 62 (2000) 8016.

    Article  ADS  Google Scholar 

  148. Fuentevilla D. A. and Anisimov M. A., Phys. Rev. Lett., 97 (2006) 195702.

    Article  ADS  Google Scholar 

  149. Hansen J. P. and McDonald I. R., Theory of simple liquids 3rd edition (Elsevier Ltd.) 2006.

  150. Stanley H. E., Introduction to Phase Transitions and Critical Phenomena (Oxford University Press, New York) 1971.

    Google Scholar 

  151. Case D. and Manby F. R., Mol. Phys., 108 (2010) 307.

    Article  ADS  Google Scholar 

  152. Vega C., Abascal J. L. F. and Nezbeda I., J. Chem. Phys., 125 (2006) 34503.

    Article  Google Scholar 

  153. Komatsu T., Yoshii N., Miura S. and Okazaki S., Fluid Phase Equilib., 226 (2004) 345.

    Article  Google Scholar 

  154. Guinier A. and Fournet G., Small Angle Scattering of X-rays (John Wiley & Sons, New York) 1955.

    MATH  Google Scholar 

  155. Deem M. W. and Chandler D., Phys. Rev. E, 49 (1994) 4276.

    Article  ADS  Google Scholar 

  156. Soper A. K., J. Phys.: Condens. Matter, 17 (2005) S3273.

    ADS  Google Scholar 

  157. Skinner L. B., Huang C., Schlesinger D., Pettersson L. G. M., Nilsson A. and Benmore C. J., J. Chem. Phys., 138 (2013) 074506.

    Article  ADS  Google Scholar 

  158. Soper A. K., Teixeira J. and Head-Gordon T., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 107 (2010) E44.

    Article  ADS  Google Scholar 

  159. Sedlmeier F., Horinek D. and Netz R. R., J. Am. Chem. Soc., 133 (2011) 1391.

    Article  Google Scholar 

  160. Yokoyama H., Kannami M. and Kanno H., Chem. Phys. Lett., 463 (2008) 99.

    Article  ADS  Google Scholar 

  161. Neuefeind J., Benmore C. J., Weber J. K. R. and Paschek D., Mol. Phys., 109 (2011) 279.

    Article  ADS  Google Scholar 

  162. Skinner L. B., Benmore C. J. and Parise J. B., J. Phys.: Condens. Matter, 24 (2012) 338001.

    Google Scholar 

  163. Skinner L. B., Benmore C. J., Shyam B., Weber J. K. R. and Parise J. B., Proc. Natl. Acad. Sci U.S.A., 109 (2012) 16463.

    Article  ADS  Google Scholar 

  164. Perera A., Mol. Phys., 109 (2011) 2433.

    Article  ADS  Google Scholar 

  165. Hura G., Sorenson J. M., Glaeser R. M. and Head-Gordon T., J. Chem. Phys., 113 (2000) 9140.

    Article  ADS  Google Scholar 

  166. Soper A. K., Chem. Phys., 258 (2000) 121.

    Article  Google Scholar 

  167. Soper A. K., J. Phys.: Condens. Matter, 19 (2007) 335206.

    Google Scholar 

  168. Fu L., Bienenstock A. and Brennan S., J. Chem. Phys., 131 (2009) 234702.

    Article  ADS  Google Scholar 

  169. Hart R. T., Benmore C. J., Neuefeind J. C., Kohara S., Tomberli B. and Egelstaff P. A., Phys. Rev. Lett., 94 (2005) 047801.

    Article  ADS  Google Scholar 

  170. Soper A. K., ISRN Physical Chemistry, 2013 (2013) 279463.

    Article  Google Scholar 

  171. Walker B. and Michaelides A., J. Chem. Phys., 133 (2010) 174306.

    Article  ADS  Google Scholar 

  172. Venkatesh C. G., Rice S. A. and Narten A. H., Science, 186 (1974) 927.

    Article  ADS  Google Scholar 

  173. Zhang C., Khaliullin R. Z., Bovi D., Guidoni L. and Kühne T. D., J. Phys. Chem. Lett., 4 (2013) 3245.

    Article  Google Scholar 

  174. Ludwig R., Angew. Chem. Int. Ed., 40 (2001) 1808.

    Article  Google Scholar 

  175. Lishchuk S. V., Malomuzh N. P. and Makhlaichuk P. V., Phys. Lett. A, 374 (2010) 2084.

    Article  ADS  Google Scholar 

  176. Gibbs J. H., Cohen C., Fleming III P. D. and Porosoff H., J. Sol. Chem., 2 (1973) 277.

    Article  Google Scholar 

  177. Mancinelli R., Botti A., Bruni F., Ricci M. A. and Soper A. K., Phys. Chem. Chem. Phys., 9 (2007) 2959.

    Article  Google Scholar 

  178. Sahle C. J., Sternemann C, Schmidt C, Lehtola S., Jahn S., Simonelli L., Huotari S., Hakala M., Pylkkänen T., Nyrow A., Mende K., Tolan M., Hamäläinen K. and Wilke M., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 110 (2013) 6301.

    Article  ADS  Google Scholar 

  179. Tanaka H., Eur. Phys. J. E, 35 (2012) 113.

    Article  Google Scholar 

  180. Tanaka H., J. Chem. Phys., 112 (2000) 799.

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. SUNCAT Center for Interfacial Science and Catalysis, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, 94025, USA

    A. Nilsson

  2. Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, CA, 94025, USA

    A. Nilsson

  3. Department of Physics, AlbaNova University Center, Stockholm University, SE-10691, Stockholm, Sweden

    A. Nilsson, D. Schlesinger & L. G. M. Pettersson

Authors
  1. A. Nilsson
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. D. Schlesinger
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. L. G. M. Pettersson
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Additional information

Reproduced from Proceedings of the International School of Physics “Enrico Fermi”, Course 187, Water: Fundamentals as the Basis for Understanding the Environment and Promoting Technology, edited by P. G. Debenedetti, M. A. Ricci and F. Bruni (IOS Press, Amsterdam and SIF, Bologna) 2015, pp. 77–135.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Nilsson, A., Schlesinger, D. & Pettersson, L.G.M. X-ray and simulation studies of water. Riv. Nuovo Cim. 39, 225–278 (2016). https://doi.org/10.1393/ncr/i2016-10123-5

Download citation

  • Published:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1393/ncr/i2016-10123-5

Search

Navigation