آب و اثر متقابل آن برای زندگی انسان ضروری است. با این حال درک ساختار سه بعدی آب مایع و شبکه های پیوند هیدروژن آن یک چالش است. طبق مطالعات قبلی، تمام اتم های اکسیژن موجود در تریمرها، تترامرها و پنتامرها در یک چرخه حداقل انرژی دارای ساختار دو بعدی (2-D) هستند.
در مقابل هگزامرهای آب دارای ساختار سه بعدی (3-D) غیر چرخه ای هستند. بنابراین هگزامر آب در کوچکترین قطره آب با پیوند هیدروژن 3 بعدی شناخته می شد. این درک به دلیل کار دانشمندان چینی اکنون تغییر شگرفی کرده است.
یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور جیانگ لینگ و پروفسور یانگ از انستیتوی فیزیک شیمیایی دالیان (DICP) آکادمی علوم چین با همکاری پروفسور لی ژوئن از دانشگاه Tsinghua نشان داند که ساختار غیر چرخه ای 3-D خوشه های آب با پنتامرها در دماهای پایین شروع به شکل گیری می کند.
این تحقیق در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) در تاریخ 15 ژوئن منتشر شد که در آن پروفسور جیانگ و یانگ از روش طیف سنجی مادون قرمز، خوشه های خنثی را با لیزر الکترونی خلاء ماوراء بنفش قابل تنظیم (VUV-FEL) ایجاد کردند.
این روش الگوی جدیدی را برای مطالعه طیفهای ارتعاش گسترده از خوشه های خنثی که قبلاً نمی توان مورد مطالعه قرار داد را در بر میگیرد.
آنها طول طیف IR قطرات آب خنثی را با استفاده از طرح IR مبتنی بر VUV-FEL اندازه گیری کردند. ارتعاش کششی OH جدید در 3500cm-1 تا 3600cm-1 از ناحیه H2O)5) طیف های منحصر به فردی را نشان می دهد که تشکیل دهنده یک پنتامر غیر چرخه است.
تیم پروفسور لی برای درک تغییرات ساختاری و طیفی در خوشه ها از مطالعات شیمیایی کوانتومی کمک گرفتند و برای توصیف ماهیت اتصال شبکه پیوند هیدروژن در خوشه های آب، یک مدل دو مرکز سه مرکزه (3c2e) ارائه دادند.
نتایج این تحقیقات نشان داد که تغییر طیف قابل توجه در ناحیه کشش OH می تواند به ظهور شبکه های اتصال 3-D هیدروژن پنتامرها در دمای محدود منجر شود.
یافته های دانشمندان تصویری ثابت از تنوع ساختاری شبکه های پیوند دهنده هیدروژن را ارائه می دهد که وظیفه مهمترین ویژگی ساختاری و خصوصیات آب در فاز چگالش بر عهده دارند.
منبع: phys
