精确解析微冰结构和形成机制仍是科学难题

时间:2022-07-01 07:50 阅读:次

  中国科学院大连化学物理研讨所(以下简称“大连化物所”)2日发布消息称,该所江凌研讨员、杨学明院士团队与清华大学李隽教授研讨组合作,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。

  

  冰在生活中是普遍存在的。但是,冰的结晶进程迅速且难以操控,准确解析微冰结构和构成机制仍是一个科学难题。研讨水分子如何一步步成长为水分子团簇、液态水和冰的进程,对理解冰的微观结构和构成机制至关重要。

  

  近期,大连化物所团队利用自主研制的中性团簇红外光谱试验装置,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,清华大学李隽研讨组,计算了水分子八聚体的各种稳定结构和红外光谱,理论成果与试验成果高度吻合。

  

  研讨成果表明,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试验所观测到。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很多的离域三中心二电子氢键效果。有趣的是,冰的外表的确存在着这种三配位的水分子团簇。

  

  这一研讨成果已于近日发表在世界学术期刊《天然·通讯》,为揭开冰的微观结构和构成机制提供了新思路。

  

  研讨团队表示,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构成机制提供了新的思路,关于大气科学和水科学等领域的研讨具有重要的科学意义。