大连化物所团队发现最小冰立方新结构

研究结果表明，水分子八聚体存在5个稳定的立方体结构。（示意图）大连化物所供图

中新网大连11月2日电 (记者 杨毅)中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)2日发布消息称，该所江凌研究员、杨学明院士团队与清华大学李隽教授研究组合作，发现了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。

冰在生活中是普遍存在的。然而，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一个科学难题。研究水分子如何一步步成长为水分子团簇、液态水和冰的过程，对理解冰的微观结构和形成机制至关重要。

近期，大连化物所团队利用自主研制的中性团簇红外光谱实验装置，发现中性水分子八聚体的红外光谱呈现出冰的光谱特征。此外，清华大学李隽研究组，计算了水分子八聚体的各种稳定结构和红外光谱，理论结果与实验结果高度吻合。

研究结果表明，水分子八聚体存在5个稳定的立方体结构，其中3个水立方体结构是首次被实验所观测到。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氢键作用。有趣的是，冰的表面确实存在着这种三配位的水分子团簇。

这一研究成果已于近日发表在国际学术期刊《自然·通讯》，为揭开冰的微观结构和形成机制提供了新思路。

研究团队表示，该工作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提供了新的思路，对于大气科学和水科学等领域的研究具有重要的科学意义。(完)