结构|大连化物所等利用大连相干光源发现迄今最小冰立方新结构
近日 ， 中国科学院大连化学物理研究所研究员江凌与中科院院士、大连化物所研究员杨学明团队 ， 与清华大学教授李隽团队合作 ， 利用自主研制的基于大连相干光源的中性团簇红外光谱实验方法 ， 发现多个最小冰立方的新结构 ， 这些最小冰立方是由八个水分子组成的水团簇 ， 该研究为揭开冰的微观结构和形成机制提供新思路 。
冰在生活中普遍存在 ， 然而 ， 由于冰的结晶过程迅速且难以控制 ， 精确解析微冰结构和形成机制仍是难题 。研究水分子成长为水分子团簇、液态水和冰的过程 ， 有利于理解冰的微观结构和形成机制 。红外光谱是研究物质结构的有效方法之一 ， 与离子团簇不同 ， 中性水团簇由于缺乏电荷、难于探测 ， 实验研究少 ， 因此 ， 实现质量选择的中性水团簇的红外光谱研究是科学家的目标 。
为实现精准探测和结构解析中性水团簇 ， 近年来 ， 江凌和杨学明团队在相关实验技术发展上取得进展 ， 自主研发出基于大连极紫外自由电子激光（大连相干光源）的中性团簇红外光谱实验方法 ， 首次实现质量选择中性水团簇的高灵敏探测及红外光谱的研究（） ， 发现最小的水滴是由五个水分子组成的水团簇（） 。该实验方法有利于开展各类中性团簇红外谱学和结构的研究 。
【结构|大连化物所等利用大连相干光源发现迄今最小冰立方新结构】近日 ， 江凌和杨学明团队利用自主研制的中性团簇红外光谱实验装置 ， 测定质量选择中性水分子八聚体（H2O）8的红外光谱 ， 呈现冰的光谱特征；李隽团队采用自编的TGMin程序 ， 结合量子化学理论方法 ， 计算水分子八聚体的各种稳定结构和红外光谱 ， 理论与实验吻合 。研究表明 ， 水分子八聚体存在5个稳定的立方体结构 ， 其中3个水立方体结构首次被实验观测到 。这些立方体结构中的水分子均以三配位的方式结合在立方体的顶角 ， 这些特殊结构的优异稳定性源于大量的离域三中心二电子（3 center-2electron）氢键作用 。此外 ， 冰表面存在这种三配位的水分子团簇 。该研究揭示了最小冰立方的多个新结构 ， 为揭开冰的微观结构和形成机制（尤其是速冻）提供新思路 ， 对大气科学和水科学等的研究具有意义 。
相关研究成果发表在《自然-通讯》（）上 。研究工作得到国家自然科学基金委“动态化学前沿研究”科学中心项目、中科院战略性先导科技专项（B类）“能源化学转化的本质与调控”、中科院国际大科学计划培育专项“利用大连相干光源开展能源转化基础科学研究”、自然科学基金面上项目、科学挑战项目、大连相干光源专项基金项目等的支持 。
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大连化物所利用大连相干光源发现最小冰立方新结构
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