水是一种丰富的和必不可少的化合物,发现地球上无处不在。尽管其熟悉和简单结构,水显示许多不同寻常的物理性质。一个多世纪以来,科学家们将注意力转向水的研究,试图更好地理解它的结构。领导的一个国际研究团队,广岛大学开发了一种程序允许他们繁殖的双峰值特征x射线发射光谱学(换成)光谱液态水。半岛综合体育官方APP下载德甲
多年来,科学家们致力于更好地理解液态水的结构,研究了水使用two-structure模型。其他科学家,在广泛的领域,使用一个统一的、连续流动模型。换成已经被证明是一个有用的工具来研究物质的特性是不均匀的。十多年来,科学家们讨论如何解释换成光谱的液态水。为了解决这一问题的研究小组进行了分子动力学计算创建液态水的模型结构。他们的下一个步骤是估计换成液态水的光谱,利用第一原理的量子力学计算。
团队能够在理论上再现双1b1特性,存在于液态水的x射线发射光谱。他们探索不同的效果,比如几何和动力学,确定换成光谱的形状。
左:理论换成光谱在不同温度的水。两个1b1州指定为1b1′和1b1”。强度为1b1“随着温度增加,而1b1′下降,这一趋势与实验。右:同位素依赖理论换成光谱的液态水在300 K。相同的同位素效应在实验中可以看出,与1b1′峰值强度远低于1b1“对氘水D2啊,而对于H2O形势逆转。图片来源:Osamu高桥,广岛大学
采用经典分子动力学模拟,团队能够构建液相水的结构。在这些模拟,研究人员在各个温度点的键长和水分子角度固定的。光谱的计算,研究人员能够繁殖的特性,如1的双高峰b1状态,其他科学家先前观察到的实验换成光谱。
为了更好地理解他们看到的特性,研究小组分类换成光谱计算基于不同类型的氢键。他们观察到的双峰值特性换成光谱在所有不同类型的氢键的研究。检查相关的光谱氢键后,研究小组研究了热激发振动模式对换成光谱的影响。他们获得了9个独立的振动模式和研究对光谱的影响。
研究人员能够成功繁殖的换成光谱液态水通过检查完整的振动模式的影响,地伸展、弯曲和旋转模式。他们解释温度和同位素依赖通过检查配置在兴奋的水分子形成氢键和取心井诱导动力学。“我们的程序一般,可适用于各种系统相关现象包括液体水”,高桥说。
团队希望他们的研究可以帮助解决一些长期存在的争论围绕的解释液态水的结构。展望未来,研究人员看到各种潜在的应用程序。“开发新材料,如电极用于电池、生物材料等人造血管和水处理等功能聚合物膜可以吸引人的项目,相关液态水的结构”,高桥说。
