【水二聚體在大氣條件中檢測到】

天跡

【水二聚體在大氣條件中檢測到】

 

水二聚體可以在大氣中比比皆是

在俄羅斯的物理學家是檢測條件類似于地球的大氣中的水二聚體 — — 保稅成雙的氣態水分子 — — 的第。

這種二聚體已經預測，有對地球的輻射平衡和大氣化學的重要影響，因此這一最新突破可以説明科學家更好地瞭解他們的存在對氣候的影響。

水蒸氣是在地球的大氣層和主要吸收陽光和地球的黑體輻射體的第三最常見氣體。科學家們幾十年來，水似乎吸收更多輻射比理論模型顯示它應該知道。

在 1960 年代，俄羅斯天文學家謝爾蓋 · Zhevakin 建議這種差異可以解釋的如果免費水分子 (單體)，氫鍵之間引起的水分子，對最多創建二聚體的比例很小。

這些二聚體，Zhevakin 和其他人，會認為，比單個水分子吸收更強體。

雖然化學家們已經能夠學習水二聚體在接近絕對零度的溫度下，還不清楚是否結構甚至可能在地球的大氣層中發現的條件下形成。

這是因為紅外的光譜特徵的二聚體是極難分開的單個水分子 — — 製作標準光譜技術無法回答的問題。

有前途的轉動譜

更多有前途的轉動光譜的二聚體，應該是比紅外光譜更多獨特的單體，其中計算表明。

這些功能在約 200 g h z — — 該地區極高頻 （EHF） 無線電頻譜 — — 的出現和應大大不同，因為二聚體具有更高慣性矩比單體。

不幸的是，標準光譜儀沒有足夠的解析度，檢測由-量子化學計算預測這些微弱，寬廣的山峰。

現在，使用特殊的光譜儀，Nizhgy 諾夫哥羅德領導的米哈伊爾 · 特列季亞科夫 — — Zhevakin 前學生 — — 俄羅斯科學院的研究人員的第一次清晰觀測的水二聚體的條件下類似于大氣中。

團隊創建一新光譜儀 EHF 輻射注入腔的任何一端的鏡子。

共振腔的取決於分離之間的鏡子，它極其精確地控制。氣然後注入型腔和頻率各不相同。

在氣體不會吸收的頻率，腔在其預期的共振頻率顯示峰頂尖尖的一個。然而，在附近的氣體吸收峰的頻率，共振峰變得更廣泛。

通過測量這種變化在高峰期的銳度，研究者們能夠測量與水二聚體相關聯的共鳴。

研究人員將水蒸汽注入在一個類似溫度 （23 ° C） 和發現大氣中的部分壓力腔。

以前曾試圖檢測在環境條件水二聚體集中在單一的高峰期，很難明確地分配給特定分子。

相反，研究人員確定不同系列的吸收光譜中的四個山峰。

這些發生在完全相同的位置作為冷溫度實驗中測得。

研究人員將這解釋為明確證據表明水二聚體可形成的環境條件下的水蒸汽。

令人費解的山峰

有一點令人費解的結果，然而： 測量的吸收峰是比那些由電腦模型預測範圍廣四倍。

研究人員推測原因可能在於對水分子的結構簡化的電腦模型所作的假設。

例如，假定的水分子是對稱的而在現實中不是很真實。

在劍橋大學的一個理論化學家大衛 · 威爾士說充分解釋的線條的寬泛性固然重要，但確定的四個山峰使得相當令人信服的反正二聚體檢測。

他說：它將激發新的工作，理論和實驗，很多。

特列季亞科夫同意需要更多工作要做：首先，我需要提高頻譜的信號雜訊比 — — 我知道怎樣才能做到現在。

之後，我可以拿水二聚體、 定量屬性的詳細資訊和這將説明我們瞭解液體水的特性，在長期。

這項研究發表在物理評論快報.

關於作者

Tim Wogan 是一個設在英國的科學作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2013/mar/04/water-dimers-detected-in-atmospheric-conditions