دنیای سه بعدی نهفته در قطره‌های آب کشف شد

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، براساس مطالعات تمام اتم‌های هیدروژن در تریمرها، تترامر‌ها و پنتامر‌ها با ساختار‌های دوار انرژی کمینه در یک سطح دو بعدی وجود دارند. در مقابل، هگزامر‌های آب ساختار‌های سه‌بعدی غیردوار دارند؛ بنابراین هگزامر‌های آب به مدت طولانی با یک شبکه پیوند هیدروژنی سه بعدی شناخته می‌شدند. این درک اکنون با تلاش دانشمندان چینی تغییر یافته است.

گروه تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور جیانگ لینگ و پروفسور یانگ زمینگ از موسسه دالیان شیمی فیزیک آکادمی علوم چین در همکاری با پروفسور لی جون از دانشگاه چینهوا، اکنون یک ساختار ۳بعدی غیردوار از خوشه‌های آب با پنتامر‌ها در دمای پائین محدود نشان دادند.

پروفسور جیانگ و یانگ روش طیف سنجی IR خوشه‌های خنثی را براساس یک لیزر الکترونی خلاء ماوراء بنفش قابل تنظیم (VUV-FEL) توسعه دادند. این روش نمونه جدیدی برای مطالعه طیف ارتعاشی گسترده‌ای از خوشه‌های خنثی که قبلا قابل مطالعه نبود، ایجاد کرد.

آن‌ها طیف IR خوشه‌های خنثی انتخاب شده را اندازه گیری کردند. قوانین ارتعاشی- کششی OH جدید مشاهده شده در ناحیه ۳۵۰۰ -۵۶۰۰ cm-۱، ۵ ) H۲O) اثر طیفی منحصر بفردی را فراهم می‌کند که تشکیل یک پنتامر غیردوار را تشخیص می‌دهد. گروه پروفسور لی برای درک تغییرات ساختاری و طیفی در این خوشه‌ها و توصیف ماهیت اتصال شبکه پیوند هیدروژنی از مطالعات شیمی کوانتومی استفاده کردند.

نتایج نشان داد که تغییرات طیف سنجی برجسته در ناحیه کششی OH را می‌توان به ظهور شبکه پیوند هیدروژنی ۳بعدی در پنتامر‌ها در دمای محدود نسبت داد. همچنین همانطور که قبلا تصور می‌شد ظهور خوشه‌های آب با ساختار ۳بعدی غیردوار با پنتامر‌ها نه هگزامر‌ها آغاز می‌شود. یافته‌های دانشمندان تصویری از تنوع ساختاری شبکه‌های پیوند هیدروژنی را ارائه می‌دهد که مسبب مهم‌ترین ویژگی‌های ساختاری و ویژگی‌های آب در فاز چگال هستند.