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我国几种最小冰立方新结构对"快速冻结"形成机理的研究

2020-11-03 11:30   来源: 互联网    阅读次数:3301

2日,记者从中国科学院大连化学物理研究所获悉,清华大学蒋玲研究员、杨学明院士和李军教授合作,发现了几种新的最小冰块结构,这是由8个水分子组成的水团簇,采用自行研制的基于大连相干光源的中性团簇红外光谱实验方法,对其微观结构和形成机理提供了新的思路。这项研究结果最近发表在《自然通讯》杂志上。


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冰在我们的生活中无处不在。然而,由于冰晶化过程的快速性和难控制性,准确分析微冰的结构和形成机理仍然是一个巨大的科学问题。了解冰的微观结构和形成机理对于研究水分子是如何逐步成长为水团簇、液态水和冰的具有重要意义。


蒋玲和杨学明团队发现,中性水分子八聚体(H2O)8的红外光谱显示出冰的光谱特征。此外,清华大学李军课题组利用清华大学编制的tgmin程序和高精度量子化学理论计算了水分子八聚体的各种稳定结构和红外光谱。理论计算结果与实验结果吻合良好,表明这些最小冰块是由8个水分子组成的水团簇。


结果表明,水八聚体中存在五种稳定的立方结构,其中三种是首次观察到的。这些立方结构中的水分子以三种配位的方式与立方体的上角相连。这些特殊结构之所以具有良好的稳定性,是因为存在大量的离域三中心双电子氢键。更有趣的是,在冰的表面有三个相互协调的水团。


本研究揭示了最小冰块的几种新结构,为揭示冰的微观结构和形成机理,特别是“速冻”提供了新的思路。这对大气科学和水科学的研究具有重要的科学意义。


责任编辑:无量渡口
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