科学视点

中国科学家利用大型自由电子激光装置发现最小水滴

最小的水滴有多大?中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)16日发布消息称,该所江凌研究员和杨学明院士团队,以及清华大学李隽教授研究团队近日在由五个水分子组成的水团簇中发现了三维立体结构的存在,证明最小的水滴是由五个水分子组成的水团簇。

上述相关成果发表于《美国科学院院刊》(PNAS)杂志上。

长期以来,科学家们认为最小的水滴是由六个水分子组成的水团簇。此次研究成果揭示了由五个水分子组成的水团簇已经开始呈现水的立体结构和光谱特征,突破了人们长期以来对最小水滴是六个水分子团簇的传统认知,为揭开水的微观结构演化奥秘提供了新的思路。

据介绍,大连化物所团队利用大型自由电子激光装置“大连光源”,首次发现五个水分子团簇(H2O)5在某个区间出现显著的自由基伸缩振动,具有三维立体水团簇结构的特征峰。清华大学李隽团队则计算了水团簇的各种稳定结构和红外光谱,理论与实验高度吻合。

研究结果表明,在有限温度条件下五个水分子团簇的二维和三维结构可以共存,三维立体结构的形成是引起红外光谱显著变化的根本原因。

“大连光源”是中国自主研发的第一台大型自由电子激光科学研究用户装置,也是当今世界上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置。2018年7月,“大连光源”通过中国国家自然科学基金委员会组织的专家验收,进入正式运行阶段。


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