“冰相与氢键”学生研究团队在国际学术核心期刊连续发表多篇论文-山东大学新闻网

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“冰相与氢键”学生研究团队在国际学术核心期刊连续发表多篇论文

发布日期：2019年05月31日 17:16 点击次数：

［本站讯］近日，空间科学与物理学院本科生课外学术活动小组—— “冰相与氢键”学生团队在国际学术核心期刊“Journal of Physical Chemistry C”上发表了研究文章“Comparative analysis on hydrogen bonds in ice VII and VIII”。团队成员、2017级应用物理学专业本科生顾悦为第一作者，物理系张鹏教授为通讯作者。这也是“冰相与氢键”学生研究团队成员在国际学术期刊发表的第7篇研究论文。

“冰”作为水的固态形式，因温度和压强的不同会呈现出复杂的相图，其中有很多相还具有氢有序和无序两类结构。此前在中子散射实验研究中发现，大多数冰相的远红外光谱中，在分子平移振动区有两个明显的吸收峰，对于其来源尚未确定。在张鹏教授指导下，“冰相与氢键”团队在研究冰的立方相Ic时，发现此结构的氢有序模型中，一个原胞仅含两个水分子，在简谐近似下，计算所得氢键振动模式只有两种：一种是晶格中的水分子与周围四个相邻的氢键一起振动，能量大，振动方向沿着HOH的角分线；另一种是在前者垂面内的两个正交的振动，由于此时每个水分子只与两个相连的氢键有平移振动，而另两个的键长不变，故振动能量相对较低。根据这一发现，该团队成员在解决了氢无序冰相的结构建模和简正振动模式自动分析这两项技术难题后，陆续对VIII、XIV、X、XVI、XVII、VII等冰相展开计算机模拟。结果发现，由于冰X相是高压的终极结构，氢原子位于两个氧原子中点，变成了金属氧化物结构，没有氢键，其余的冰相中普遍存在这个现象。即由于冰的构型规则，水分子在晶格振动的平移区存在两类氢键振动模式，理想模型下推导出的能量比约为根2。正是由这两类振动模式构成了远红外区的两个氢键特征振动峰。在此基础上，他们又对可燃冰氢键开展研究，希望在冰相解构方面做出原创的理论成果。

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