大連化物所團隊發現最小冰立方新結構

研究結果表明，水分子八聚體存在5個穩定的立方體結構。（示意圖）大連化物所供圖

中新網大連11月2日電 (記者 楊毅)中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱「大連化物所」)2日發布消息稱，該所江凌研究員、楊學明院士團隊與清華大學李雋教授研究組合作，發現了多個最小冰立方的新結構，這些最小冰立方是由八個水分子組成的水團簇。

冰在生活中是普遍存在的。然而，冰的結晶過程迅速且難以控制，精確解析微冰結構和形成機制仍是一個科學難題。研究水分子如何一步步成長為水分子團簇、液態水和冰的過程，對理解冰的微觀結構和形成機制至關重要。

近期，大連化物所團隊利用自主研製的中性團簇紅外光譜實驗裝置，發現中性水分子八聚體的紅外光譜呈現出冰的光譜特徵。此外，清華大學李雋研究組，計算了水分子八聚體的各種穩定結構和紅外光譜，理論結果與實驗結果高度吻合。

研究結果表明，水分子八聚體存在5個穩定的立方體結構，其中3個水立方體結構是首次被實驗所觀測到。這些立方體結構中的水分子，均以三配位的方式結合在立方體的頂角，這些特殊結構的優異穩定性源於大量的離域三中心二電子氫鍵作用。有趣的是，冰的表面確實存在著這種三配位的水分子團簇。

這一研究成果已於近日發表在國際學術期刊《自然·通訊》，為揭開冰的微觀結構和形成機制提供了新思路。

研究團隊表示，該工作揭示了最小冰立方的多個新結構，為揭開冰的微觀結構和形成機制提供了新的思路，對於大氣科學和水科學等領域的研究具有重要的科學意義。