深入探讨了受限水的独特结构和行为

尽管是地球上最熟悉的物质之一,但水仍然有许多秘密,这些秘密仍在努力理解。当局限于极小的空间(例如在某些蛋白质,矿物质或人造纳米材料中)时,水的行为与其大块液体形式截然不同。

来源:英国物理学家网首页
左图显示了动态水分子簇的晶体结构,如液体在-20°C时在超冷的水态下以前通过X射线结构分析揭示的晶体结构。右图显示了在预播的状态下在–90°C处的水/冰分子簇的晶体结构。红色球体表明,水经常在孔隙壁表面的氧原子上氢键。学分:日本麦克托·塔多科罗教授 /东京科学大学。 doi:10.1021/jacs.5c04573

尽管是地球上最熟悉的物质之一,但水仍然有许多秘密,这些秘密仍在努力理解。当局限于极小的空间(例如在某些蛋白质,矿物质或人造纳米材料中)时,水的行为与其大块液体形式截然不同。

这些限制效应对于许多自然和技术过程至关重要,包括调节离子通过细胞膜的流动以及纳米流体系统的特性。

一个有趣但知之甚少的被限制水状态称为“宣传状态”。在这个独特的阶段,水的行为仿佛它同时在冷冻和熔化的风口浪尖上,从而违背了简单的液体或固体分类。但是,事实证明,很难详细研究预言状态和其他受限的水动力学。

虽然衍射方法(例如,X射线分析)等技术可用于确定除氢以外的其他原子的位置,但它们的灵敏度不足以捕获氢的皮秒级旋转运动和单个水分子的运动。

在最近的一项研究中,由Makoto Tadokoro教授领导的研究团队与讲师Fumiya Kobayashi和一年级博士学位。来自日本东京化学系化学系的学生Tomoya Namiki先生,对被禁水的奥秘作了新的启示。

美国化学学会杂志 核磁共振 重水 2 3 n