Water–ice III interfacial free energy: A mold integration study using the TIP4P/Ice model

L L. F. Sedano (Departamento Química Física I (Unidad Asociada de I+D+i al CSIC), Fac. Ciencias Químicas, Universidad Complutense de Madrid 1 , 28040 Madrid,) J J. R. Espinosa (Departamento Química Física I (Unidad Asociada de I+D+i al CSIC), Fac. Ciencias Químicas, Universidad Complutense de Madrid 1 , 28040 Madrid,) A A. R. Tejedor (Departamento Química Física I (Unidad Asociada de I+D+i al CSIC), Fac. Ciencias Químicas, Universidad Complutense de Madrid 1 , 28040 Madrid,) C C. Vega (Departamento de Química Física, Universidad Complutense de Madrid 2 , 28040 Madrid,) E E. G. Noya (Instituto de Química Física Blas Cabrera, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) 3 , Calle Serrano 119, 28006 Madrid,)

Abstract

In this work, we evaluate the interfacial free energy, γ, between ice III and liquid water along the coexistence line for the TIP4P/Ice model using the mold integration technique. The calculated γ values exceed 40 mJ/m2 across all the studied pressures. We observe a non-monotonic pressure dependence with a minimum appearing near 4000 bar, analogously to that observed for hexagonal ice at negative pressures. Furthermore, the interfacial free energy was determined for two different crystal planes at one pressure, revealing an anisotropy of less than 1%.

Article Details

Volume / Issue Vol. 164, Issue 10
Published March 14, 2026
ISSN 0021-9606
Publisher American Institute of Physics

Journal Info

The Journal of Chemical Physics

American Institute of Physics

ISSN: 0021-9606 Physical Sciences

Authors (5)

L

L. F. Sedano

Departamento Química Física I (Unidad Asociada de I+D+i al CSIC), Fac. Ciencias Químicas, Universidad Complutense de Madrid 1 , 28040 Madrid,

J

J. R. Espinosa

Departamento Química Física I (Unidad Asociada de I+D+i al CSIC), Fac. Ciencias Químicas, Universidad Complutense de Madrid 1 , 28040 Madrid,

A

A. R. Tejedor

Departamento Química Física I (Unidad Asociada de I+D+i al CSIC), Fac. Ciencias Químicas, Universidad Complutense de Madrid 1 , 28040 Madrid,

C

C. Vega

Departamento de Química Física, Universidad Complutense de Madrid 2 , 28040 Madrid,

E

E. G. Noya

Instituto de Química Física Blas Cabrera, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) 3 , Calle Serrano 119, 28006 Madrid,