科研人員發(fā)現(xiàn)多個(gè)最小冰立方的新結(jié)構(gòu) 揭開冰的微觀結(jié)構(gòu)提供新思路
2020-11-04 08:43:33 來源:科技日?qǐng)?bào)
11月2日,記者從中國(guó)科學(xué)院大連化物所獲悉,該所江凌研究員和楊學(xué)明院士團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)李雋教授研究組合作,利用自主研制的基于大連相干光源的中性團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)方法,發(fā)現(xiàn)了多個(gè)最小冰立方的新結(jié)構(gòu),這些最小冰立方是由8個(gè)水分子組成的水團(tuán)簇,這為揭開冰的微觀結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制提供了新思路。相關(guān)成果于近日發(fā)表在《自然·通訊》上。
冰在我們的生活中是普遍存在的。然而,由于冰的結(jié)晶過程非常迅速并且難以控制,精確解析微冰結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制仍是一個(gè)巨大的科學(xué)難題。研究水分子如何一步步成長(zhǎng)為水分子團(tuán)簇、液態(tài)水和冰的過程,對(duì)理解冰的微觀結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制至關(guān)重要。
江凌和楊學(xué)明團(tuán)隊(duì)利用自主研制的中性團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)裝置在研究中發(fā)現(xiàn),中性水分子八聚體(H2O)8的紅外光譜呈現(xiàn)出冰的光譜特征。此外,李雋研究組采用自編的TGMin程序結(jié)合高精度的量子化學(xué)理論方法,計(jì)算出水分子八聚體的各種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和紅外光譜,理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果高度吻合,說明這些最小冰立方是由8個(gè)水分子組成的水團(tuán)簇。
研究結(jié)果表明,水分子八聚體存在5個(gè)穩(wěn)定的立方體結(jié)構(gòu),其中3個(gè)水立方體結(jié)構(gòu)是首次被實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到。這些立方體結(jié)構(gòu)中的水分子均以三配位的方式結(jié)合在立方體的頂角,這些特殊結(jié)構(gòu)的優(yōu)異穩(wěn)定性源于大量的離域三中心二電子氫鍵作用。
該研究揭示了最小冰立方的多個(gè)新結(jié)構(gòu),為揭開冰的微觀結(jié)構(gòu)和形成機(jī)制尤其是“速凍”提供了新思路,對(duì)于大氣科學(xué)和水科學(xué)等領(lǐng)域的研究具有重要的科學(xué)意義。(記者郝曉明)
關(guān)鍵詞: 水如何成冰
相關(guān)閱讀
- 汽車塑料回收變成石墨烯?新節(jié)能技術(shù)讓...
- 研究人員發(fā)現(xiàn)加強(qiáng)中年人記憶新方法 或...
- 研究顯示:太赫茲探測(cè)器有望催生新物理效應(yīng)
- 喜馬拉雅扭角羚有了新發(fā)現(xiàn) 顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知
- 上海野生動(dòng)物園進(jìn)行特殊直播 2個(gè)月內(nèi)直...
- 近90%材料擁有遠(yuǎn)離固有電子數(shù)的拓?fù)鋺B(tài)
- 研究顯示:約20%-38%人至少有一次清晰嗅覺夢(mèng)
- 打開科技大門!莫比烏斯碳納米帶已合成
- 腦成像技術(shù)再添新突破 首次將AI元學(xué)習(xí)...
- 全新鐵電憶阻器器件成果發(fā)布 實(shí)現(xiàn)生物...
- 生物土壤結(jié)皮或可降低全球揚(yáng)塵排放的55%
- 研究人員開發(fā)出新方法 更好理解基因表...