鲁尔大学波鸿分校 信用:CC0公共领域 由波鸿鲁尔大学的玛蒂娜·海文斯教授领导的一个国际科学家小组已经能够在分子水平上对水的特性给出新的解释
特别是，他们能够准确地描述三个水分子之间的相互作用，这大大有助于水的能量景观
这项研究可以为更好地理解和预测不同条件下的水行为铺平道路，即使是在极端条件下
研究结果已于2020年4月19日在线发表在《Angewandte Chemie》杂志上
通过振动的相互作用 尽管水乍一看像是简单的液体，但它有许多不寻常的特性，其中之一就是它冻结时的密度小于液体时的密度
用最简单的方式来描述液体是通过它们的直接伙伴的相互作用，这对于一个好的描述来说是足够的，但是对于水来说就不是这样了:水二聚体中的相互作用占了维持水在一起的能量的75%
总部设在波鸿的物理化学第二讲座负责人、鲁尔探索溶剂化(Resolv)卓越集群发言人玛蒂娜·哈文斯(Martina Havenith)和她在美国亚特兰大埃默里大学的同事最近发表了一份与水二聚体相关的相互作用的准确描述
为了获得占总水相互作用25%的合作相互作用，必须研究水三聚体
现在，由玛蒂娜·海文斯领导的团队与埃默里大学和美国密西比大学的同事合作，首次能够准确描述三个水分子之间的相互作用能
他们用这些分子间相互作用的光谱指纹结果来检验现代理论描述
实验研究的障碍 40多年来，科学家们已经开发了计算模型和模拟来描述水三聚体所包含的能量
实验不太成功，尽管在气相研究中有一些开创性的见解，而且它们依赖于光谱学
这项技术的工作原理是用辐射照射水样，记录吸收了多少光
所获得的模式与涉及一个以上水分子的分子间运动的不同类型的激发有关
不幸的是，为了获得水的二聚体和三聚体的光谱指纹，人们需要在太赫兹频率范围内照射
并且该频率区域缺乏提供高功率的激光源
这一技术差距直到最近才得到填补
在目前的出版物中，RUB的科学家们使用了荷兰奈梅亨的拉布德大学的自由电子激光器，这种激光器允许在太赫兹频率范围内的高功率
激光是通过超流氦的微小液滴发射的，超流氦在极低的温度下被冷却到零下272.75摄氏度
这些水滴可以一个接一个地收集水分子，从而分离出二聚体和三聚体的小聚集体
通过这种方式，科学家们能够准确地照射他们想要的分子，并获得太赫兹频率区域中水三聚体的第一个综合光谱
分子间振动的实验观测结果与高级量子计算进行了比较和解释
通过这种方式，科学家们可以分析光谱，并确定多达六种不同的分子间振动
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