Angew: CaF2水界面处的表面电荷允许非常快速的分子间振动能量转移
芣苢 西瓜 2020-04-03

与矿物表面接触的水的结构和动力学特性与多种自然现象(例如岩石的风化和腐蚀)以及多种技术/工业应用有关。近日,德国美因兹大学Marialore Sulpizi,德国马普高分子所Ellen H. G. Backus等研究了与固体氟化钙接触的水的动力学,发现在低pH值下,萤石溶解后会形成局域电荷。

本文要点:

1作者使用二维表面特定振动光谱来定量界面水(D2O)分子的异质性,并提供有关埋入式固/液界面处亚皮秒级振动能量弛豫动力学的信息。

2作者发现,振动频率低于2500 cm-1的强氢键结合的OD基团显示出非常快的光谱扩散和振动弛豫; 对于2500 cm-1以上的弱H键结合的OD基团,动力学显著降低。

3作者还通过基于电子结构理论的原子模拟揭示了通过局部氢键网络传输能量的分子起源。

4作者认为,吸附层中取向强的氢键水分子(其取向被局域电荷缺陷所固定)由于强的集体偶极子,可以非常迅速地交换振动能,从而补偿了部分缺失的溶剂化壳。

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Dominika Lesnicki, et al. Surface charges at the CaF2 water interface allow very fast intermolecular vibrational energy transfer. Angew. Chem. Int. Ed. 2020,

DOI: 10.1002/anie.202004686

https://doi.org/10.1002/anie.202004686

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