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認(rèn)識(shí)水分子微觀結(jié)構(gòu) 紅外光譜怎么能少？

2020-06-18 13:17:05來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：水分子閱讀量：4403

　　【儀器網(wǎng) 時(shí)事聚焦】水，是地球上普遍也珍貴的物質(zhì)，它不僅是所有生物體生命結(jié)構(gòu)的重要組成部分，同時(shí)也是包括無機(jī)化合、人類在內(nèi)所有生命生存的重要資源，在生命體的演化過程中一直發(fā)揮著非常重要的作用。正是因?yàn)樗淖虧?，才衍生出了這世間萬物，地球這顆藍(lán)色的星球才能夠展現(xiàn)出勃勃生機(jī)。

　　雖然水對于生命形成的意義重大，但在對于水的了解方面，人類卻知之甚少。就像地球上的水是怎么來的這個(gè)問題，對于人類而言現(xiàn)在仍舊是一個(gè)未解之謎。然而不管水是來自于地球外部還是地球內(nèi)部，都撼動(dòng)不了它在生命進(jìn)化過程中的重要地位。水不僅非常珍貴，而且也是地球上極具特性的物質(zhì)之一，例如不尋常的密度能讓它在氣液固三種狀態(tài)之間隨意變換，隨壓力增大而降低的凍結(jié)溫度可以使深海中的水不會(huì)結(jié)冰，而極性的水分子又讓它變成許多物質(zhì)的良好溶劑。

　　我們很早之前就知道水分子是由一個(gè)氧原子和一個(gè)氫原子組成的，但對于它是如何參與調(diào)節(jié)溫度、溶解無機(jī)物、酶反應(yīng)以及物質(zhì)代謝等生物化學(xué)反應(yīng)及其在自然界中的存在形式等問題卻一直存在諸多疑惑。而在目前許多關(guān)于液態(tài)水的研究中，水往往是作為一個(gè)背景環(huán)境而被考慮的。近年來，隨著分析技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對液態(tài)水特性和微觀結(jié)構(gòu)的研究也逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注。

　　據(jù)了解，自然界的水通常是由若干水分子通過氫鍵作用而聚合在一起的水分子簇，又被稱為水團(tuán)簇。一直以來人們都認(rèn)為小的水滴是由六個(gè)水分子組成的水團(tuán)簇，但近期國內(nèi)的一項(xiàng)研究成果卻顛覆了人們對于液態(tài)水微觀結(jié)構(gòu)的這一錯(cuò)誤認(rèn)知。

　　近日，中科院大連化學(xué)物理研究所的江凌研究員和楊學(xué)明院士團(tuán)隊(duì)以及清華大學(xué)的李雋教授研究團(tuán)隊(duì)，通過其自主研制的基于大連相干光源中性團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)現(xiàn)，由五個(gè)水分子組成的水團(tuán)簇中存在著三維立體結(jié)構(gòu)，在有限溫度條件下可以呈現(xiàn)體相水的結(jié)構(gòu)特征和光譜特征，證明小的水滴是由五個(gè)水分子組成的水團(tuán)簇。為揭開水的微觀結(jié)構(gòu)演化提供了新的思路。

　　紅外光譜儀是利用物質(zhì)對不同波長的紅外輻射的吸收特性，進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分析的儀器。通過紅外光譜，我們可以了解分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵，進(jìn)而推測出分子的三維立體構(gòu)型。作為分析檢測領(lǐng)域的“四大名譜”之一，紅外光譜以其優(yōu)異的定性分析特性而活躍于高分子化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、石油工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，成為科學(xué)研究和生產(chǎn)的“眼睛”。

　　現(xiàn)如今，國內(nèi)前沿分析技術(shù)與應(yīng)用方法層出不窮，政策市場頻頻向好，越來越多的科研機(jī)構(gòu)和儀器企業(yè)也為光譜儀的發(fā)展注入了源源動(dòng)力，相信在多重因素的共同推動(dòng)下，未來光譜儀的發(fā)展和應(yīng)用也會(huì)更上一層樓。

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