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这些最小冰立方是由八个水分子组成的水团簇

中国科学家发现最小冰立方新结构

2020-11-03 中国青年报 邱晨辉
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  记者11月2日从中科院大连化物所获悉,中科院大连化物所江凌研究员、杨学明院士团队与清华大学李隽教授研究组合作,利用大连相干光源的中性团簇红外光谱实验方法,发现了多个最小冰立方的新结构,这些最小冰立方是由八个水分子组成的水团簇。

  这一研究成果已于近日发表在国际学术期刊《自然-通讯》,为揭开冰的微观结构和形成机制提供了新思路。

  冰在生活中是普遍存在的。然而,冰的结晶过程迅速且难以控制,精确解析微冰结构和形成机制仍是一个巨大的科学难题。研究水分子如何一步步成长为水分子团簇、液态水和冰的过程,对理解冰的微观结构和形成机制至关重要。

  近期,江凌和杨学明团队利用自主研制的中性团簇红外光谱实验装置,发现中性水分子八聚体的红外光谱呈现出冰的光谱特征。此外,清华大学李隽研究组,计算了水分子八聚体的各种稳定结构和红外光谱,理论结果与实验结果高度吻合。

  研究结果表明,水分子八聚体存在5个稳定的立方体结构,其中3个水立方体结构是首次被实验所观测到。这些立方体结构中的水分子,均以三配位的方式结合在立方体的顶角,这些特殊结构的优异稳定性源于大量的离域三中心二电子氢键作用。有趣的是,冰的表面确实存在着这种三配位的水分子团簇。

  研究团队表示,该工作揭示了最小冰立方的多个新结构,为揭开冰的微观结构和形成机制提供了新的思路,对于大气科学和水科学等领域的研究具有重要的科学意义。

打印 责任编辑:董凯悦
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