作者:RIKEN 图1:不像其他水分子(红色球体:氧原子；白色球体:氢原子)，表面有游离羟基
塔黑·塔哈拉和他的团队使用超快光谱学(由红色光子指示)来表明这些游离羟基失去能量的主要方式是通过旋转(由蓝色箭头指示)
学分:RIKEN分子光谱学实验室 由于全赖肯团队发现了水面上的分子如何失去能量，涉及水面的化学反应和物理过程将更容易建模
水在许多方面都是异常的
例如，与其他氢化物相比，它的凝固点和沸点远高于人们的预期
这些异常性质大多源于氢原子对附近分子中氧原子的强静电引力
这种吸引力使相邻水分子之间产生氢键
这些氢键在水体中形成三维网络
但是位于水表面的分子层不同于其他分子，因为它只与位于它下面的分子形成氢键
因为这一层只有一个分子厚，所以对它了解不多
现在，RIKEN分子光谱学实验室的Tahei Tahara和他的同事已经发现了这些表面分子是如何失去能量的
“水界面在许多基本的化学和物理过程中起着关键作用，”塔哈拉说
“因此，理解界面水如何耗散能量对于在分子水平上理解和控制界面现象至关重要
" 表面水分子有一个羟基暴露在空气中，没有氢键网络
研究小组发现，表面水分子主要通过旋转这个突出的羟基键来耗散能量(图
1)
这违背了传统观点，即表面分子只有通过与邻近分子相互作用才能失去能量
“这一发现完全违背了现有的信念，即自由羟基的能量耗散随着能量转移而进行，”塔哈拉指出
这一发现将揭示不仅仅是水面的动力学
“我们相信我们的发现为全面阐明动力学过程提供了基础，包括在水界面进行的化学反应，”塔哈拉说
为了实现他们的发现，研究小组使用光谱技术挑出表面分子，并探测它们如何随时间变化
这是一项具有挑战性的测量
“这是一个困难而微妙的实验，”塔哈拉说
“我们必须在控制飞秒激光脉冲相位的同时，检测空气-水界面上单一水层产生的微弱信号中的飞秒变化
" 该小组接下来打算研究界面水的氢键羟基如何传递能量
“这将使我们对水界面的能量传递过程有一个连贯一致的看法，”塔哈拉说
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