自然界的水不是以单一水分子的形式存在的,而是由若干水分子通过氢键作用聚合在一起,形成水分子簇,俗称水团簇。水分子通过自身不停地振动和转动,以及其内部氢键断裂和生成的过程,促使水团簇形成各种动态的网络结构:少量水分子组成的水团簇呈现平面型,当水分子达到一定数量之后水团簇就会呈现立体结构,这些立体的水团簇也被称作水滴。
"我们利用大连相干光源,揭示了有限温度条件下水分子五聚体已开始呈现液态水的结构特征,从全新的角度诠释了水的奥秘。"江凌介绍说。
江凌和杨学明团队利用自主研制的基于大连相干光源中性团簇红外光谱实验装置,首次发现五个水分子团簇在3500至3600波数区间出现显著的羟基伸缩振动,具有三维立体水团簇结构的特征峰。李隽团队通过理论计算方法,也证明了这一实验结果。
该工作揭示了由五个水分子组成的水团簇已经开始呈现水的立体结构和光谱特征,突破了人们长期以来对最小水滴是六个水分子团簇的传统认知,为揭开水的微观结构演化的奥秘提供了新的思路。
该工作得到国家自然科学基金委"动态化学前沿研究"科学中心项目、中国科学院战略性先导专项(B类)"能源化学转化的本质与调控"等项目支持。
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