水是人命的代名词，但将水分子流畅在一王人的动态、多方面的互相作用--氢键仍然是一个谜。 这些氢键的造成是由于相邻水分子中的氢原子和氧原子流畅在一王人，并在此历程中交换了电子电荷。

这种电荷分享是3D"氢键"收集的一个要津特征，它赋予了液态水独到的性质，但迄今为止，东说念主们只可通过表面模拟来了解这种收集的中枢量子征象。

咫尺，EPFL 工程学院基础生物光子学践诺室主任西尔维-洛克（Sylvie Roke）指导的究诘东说念主员发表了一种新技能--估量振动光谱法（CVS），使他们概况测量水分子参与 H 键收集时的举止。

最进犯的是，CVS 使科学家们概况分辨这些参与（互相作用）的分子和随即溜达的非氢键（非互相作用）分子。 比较之下，任何其他技能都会同期讲明两种分子类型的测量收敛，因此无法分辨它们。

EPFL 基础生物光子学践诺室的估量振动光谱（CVS）装配。 图片起头：Jamani Caillet

"咫尺的光谱学技能测量的是一个系统中所有这个词分子振动引起的激光散射，因此必须算计或假定你所看到的是你感敬爱的分子互相作用引起的，"Roke 讲解说念。"有了 CVS，每种不同类型分子的振动形式都有我方的振动光谱。 由于每个频谱都有一个独到的峰值，对应于沿着 H 键来去出动的水分子，因此咱们不错平直测量它们的特色，如电子电荷的分享进度以及 H 键强度受到的影响。"

该究诘小组称这种技能具有"变革性"后劲，可用于刻画任何材料中的互相作用，该究诘遵守已发表在《科学》上。

为了分辨互相作用分子和非互相作用分子，科学家们用飞秒（四十亿分之一秒）近红外光谱激光脉冲映照液态水。 这些超短脉冲光在水中产生渺小的电荷震憾和原子位移，从而激勉可见光的辐照。 这种辐照的光以散射形式出现，股票操作包含了分子空间组织的要津信息，而光子的面容则包含了分子里面和分子之间原子位移的信息。

"典型的践诺是将光谱探伤器与射入的激光束成 90 度角，但咱们顽强到，只需改革探伤器的位置，并使用某些偏振光组合纪录光谱，就能探伤互相作用的分子。 "罗克说："通过这种技能，咱们不错为非互相作用分子和互相作用分子创建不同的光谱。"

究诘小组进行了更多的践诺，旨在运用 CVS 来揭示 H 键收集的电子和核量子效应，举例通过添加氢氧根离子（使水更碱性）或质子（更酸性）来改革水的 pH 值。

"氢氧根离子和质子参与了氢键作用，因此改革水的 pH 值会改革其响应性，"论文第一作家、博士生米沙-弗洛尔（Mischa Flór）说。"通过 CVS，咱们咫尺不错准确量化氢氧根离子向 H 键收集捐献了若干罕见电荷（8%），质子从中汲取了若干电荷（4%）--这所昔时无法通过践诺完成的精准测量。 这些数值是借助法国、意大利和英国的融合者进行的高等模拟盘算得出的。"

究诘东说念主员强调，他们还通过表面盘算阐发，这种技能不错应用于任何材料，事实上，一些新的表征践诺仍是在进行中。

"平直量化氢键强度的智商是一种精深的技能，可用于判辨任何溶液的分子级细节，举例含有电解质、糖、氨基酸、DNA或卵白质的溶液。"罗克说："由于 CVS 不局限于水，它还能提供估量其他液体、系统和历程的大宗信息。"

编译自/ScitechDaily

• 初度
• 平直
• 九届
• EPFL
• 念主员