空气/水界面水分子的取向和运动

对四种不同的实验构型下空气／水界面自由O-H键在3700cm~(-1)的和频振动光谱的分析表明,水分子在空气／水界面的取向运动只可能是在平衡位置附近有限角度之内的受限转动。界面水分子的自由O-H键取向距界面法线约33°,而取向分布或运动的宽度不超过15°。这一图像显著地不同于Wei等人(Phys. Rev. Lett.86,4799(2001))只通过单一的SFG实验构型所得出结论,即：空气／水界面的水分子在超快的振动弛豫时间内在很大的角度范围内运动。     

Pt电极表面及附近水行为的现场红外反射吸收光谱电化学初探

本文用现场红外反射吸收光谱电化学方法和循环伏安法研究了Pt电极表面及附近水的行为. 据不同范围内得到的SNIFTIRS 谱中水峰的变化提出了三种可能的解释: (A)电极上水的吸附取向的改变; (B)电极附近水分子的长程有序的变化; (C)电极上水的氧化及还原, Pt-O化合物的形成导致薄层中水量的减少。     

Crystal Structure and Thermal Stability Properties of a New 1D Chain Cu（ll） Coordination Polymer with 2,3-Pyridinedicarboxylic Acid as the Ligand

A new 1D chain copper coordination polymer [CuE（H2L）2（C10HsN2）（HEO）2]n＇3n（H20） with 2,3-pyridinedi carboxylic acid （H2L） and 2,2＇-bipyridine （2,2＇-bipy） as ligands has been synthesized in the mixed ethanol and water solvents. Crystal data for this complex are as follows： monoclinic, space group P2Jc, a = 7.7713（7）, b = 27.478（3）, c = 13.2621（13）/1,, fl = 100.6940（10）, V= 2782.8（5） A3, Dc = 1.722 g/cm3, Z = 4, p = 1.61 mm-1, F（000） = 1472, the final R = 0.0363 and wR = 0.0933. In the crystal structure, the whole molecule consists of two cooper ions, two H2L, one 2,2＂-bipy molecule and six water molecules. Each central copper ion is coordinated with three oxygen atoms from two H2L and one water molecule, two nitrogen atoms from one 2,2＇-bipy molecule and two H2L, giving a distorted tetragonal pyramidal geometry. Thermal stability properties of the complex were investigated.     

水分子对α相CL-20热分解机理影响的分子动力学研究

研究六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)晶体不同晶型在不同温度下的反应机理, 对于深入认识含能材料在极端条件下的冲击起爆、冲击点火和爆轰过程等具有重要意义. 基于反应力场, 研究水分子在纯α相CL-20及其水合物的晶体结构中数量随时间的变换, 分析水分子对两种体系的初始分解和第二阶段的分解路径的影响. 计算结果表明: CL-20 分子的初始分解路径与水分子无关, 第二阶段的分解反应与水分子有关. 在低温(T<1500 K)下, 水分子对两种体系没有影响, 二者的初始分解路径均为N-NO₂键生成NO₂自由基; 在1500 K≤T≤2500 K时, 水分子作为反应物或与NO₂、、OH自由基等组成催化体系, 生成O₂、H₂O₂等产物, 加速水合物体系在高温下的第二阶段反应, 使得高温下水合物体系的化学反应速率和反应生成的NO₂自由基的数量比纯CL-20体系的化学反应速率和反应生成的NO₂自由基的数量大; 在T>2500 K时, 水分子的催化反应抑制CL-20初始分解反应, 使得在3000 K时纯CL-20体系的反应速率大于水合物体系中CL-20的反应速率.     

径向电场对纳米管中水分子通量的影响

水分子在纳米通道中的运动对于生命活动、纳米器件的设计等都有着重要的意义. 现在已经证实, 在(6,6)的碳纳米管中, 水分子会以单分子水链的形式协同通过碳纳米管. 但是如何控制水分子的流量仍然是一个困难的课题. 本文研究了在径向电场作用下, 碳纳米管中水分子通量的变化趋势和碳纳米管的开关行为.发现在碳纳米管两端存在200 MPa的压力差时, 电场强度从1 V·nm^-1增加到3 V·nm^-1, 水分子通量线性减小. 当径向电场强度增加到3 V·nm^-1时, 碳纳米管处于关闭状态, 水分子无法通过碳纳米管. 进一步, 我们发现水偶极与碳纳米管管轴夹角的平均值的概率分布和翻转频率都与水分子在纳米管中的个数有很大关系.     

水分子团簇分子力场方法的比较研究

采用传统水分子力场模型(SPC, TIPnP(n=3-5))和极化模型(POL3, AMOEBA, SPC-FQ, TIP4P-FQ)对水分子二聚体团簇性质进行了比较和研究. 以从头计算和实验数据为依据, 分析水分子在外场作用下体系的静电极化, 电荷转移和分子结构变化. 通过水分子二聚体结合能和各分解能量项评价极化静电势能在双分子结合能中的地位和作用, 以及各水分子力场的适用性. 通过水分子团簇多体相互作用能的计算,展示不同极化水分子力场定量计算极化能量的实际能力. 通过对力场模型结果的对比和分析, 为进一步发展极化力场模型, 并应用到其他体系提供借鉴和依据.     

水分子团簇结构的改变及其生物效应

概述了近30年来从水分子团簇结构的发现到水分子簇的稳定结构及相关理论计算的研究进展;总结了改变水分子团簇结构的四种方法．包括外加磁场、外加电场、激光辐射以及直接加热法．分别讨论了这四种方法的作用机理;最后简要介绍了改变水分子团簇结构所诱发的生物效应,并对该领域的研究前景作了展望。     

飞秒强激光场中水分子的电离激发

本文运用含时密度泛函理论和分子动力学非绝热耦合的方法, 研究了水分子在不同极化方向的激光场中的电离和动力学行为. 计算结果表明, 对应相同的极化方向, 随着激光强度的增加, 水分子的电离增强; 对于相同强度的激光, 当激光极化方向沿水分子对称轴方向时, 水分子的电离最强, 当激光极化方向垂直水分子对称轴方向时, 水分子电离受到最大程度的抑制. 对水分子偶极矩的研究表明, 当分子处于线性响应区域时, x方向的激光只能激发起x方向的偶极振动而y方向的激光只能激发起y方向的偶极振动. 对水分子的键长和键角的研究表明, 在激光场中水分子的键长变长, 键角变大, 但变化幅度随着激光极化角的增大而减小. 此外, 研究还发现, 虽然在不同极化方向的激光脉冲的驱动下, 水分子OH键的振动频率与激光频率相当, 在脉冲关闭后, 振动频率减小, 但激光场的极化方向对水分子振动模式具有选择性. 关键词： 含时密度泛函理论 分子动力学 水分子 电离     

Orientation and Structure of Ionic Liquid Cation at Air/[bmim][BF4] Aqueous Solution Interface

The watermiscible room temperature ionic liquid 1butyl3methylimidazolium tetrafluorob orate （[bmim] [BF4]） is a model system for studying the interactions between ionic liquid and water molecules. In this work the orientational structure of the low concentrated aqueous solution of [bmim] [BF4] at the air/liquid interface was investigated by sum frequency gener ation vibrational spectroscopy. It has been found that at very low concentrations, the butyl chain exhibited a significant gauche defect, indicating a disordered conformation; and the cation ring oriented with a fairly small tilting angle at the surface. When the concentration increased, the cation ring tended to lie flat at the surface, and the gauche defects of the butyl chain decreased due to the intermolecular chainchain interactions and the consequent more ordered interfacial molecular arrangement. Additionally, the antisymmetric stretching mode in the PPP and SPS spectra exhibited a peak shift, showing that there exists more than one kind of orientation or chemical environment for the butyl CH3 group. These results may shed new light on understanding the surface behavior of watermiscible ionic liquids as well as the imidazolium based surfactants.