液態(tài)水維持著地球上的生命，但其物理性質(zhì)對(duì)于研究人員來(lái)說(shuō)仍是個(gè)謎。最近，一個(gè)瑞士研究團(tuán)隊(duì)利用已有的太赫茲光譜技術(shù)測(cè)量了液態(tài)水的氫鍵。利用這種技術(shù)開展的工作，未來(lái)或許能幫助解釋水的特殊性質(zhì)。該團(tuán)隊(duì)在美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)（AIP）出版集團(tuán)所屬《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》上報(bào)告了他們的發(fā)現(xiàn)。

研究人員利用超短可見激光脈沖激發(fā)了溶解在水中的染料分子，從而改變了它們的電荷分布。隨后，太赫茲脈沖測(cè)量了周圍水分子的反應(yīng)。頻率相對(duì)較低的太赫茲光譜使研究人員得以分析水分子之間存在的力。觀察這些分子間的力或能幫助研究人員理解水的異常現(xiàn)象，因?yàn)橐簯B(tài)水分子中的氫鍵構(gòu)成了水的很多意想不到的性質(zhì)，比如水在4℃時(shí)密度最大。

“我們?cè)谔掌濐l率范圍內(nèi)看到的反應(yīng)極其緩慢。水通常被視為非常快的溶劑，能在亞皮秒量級(jí)內(nèi)作出反應(yīng)。但我們?cè)谔掌澆ǘ伟l(fā)現(xiàn)了10皮秒左右的時(shí)間尺度。”論文作者之一Peter Hamm介紹說(shuō)。

但Hamm警告不要對(duì)此過分樂觀。“結(jié)果經(jīng)常有點(diǎn)令人失望，因?yàn)橄袼粯拥囊后w的太赫茲光譜非常寬，并且極其模糊。這導(dǎo)致從里面提取信息很困難。”最新研究采用的時(shí)間分辨技術(shù)，或能克服這一限制。下一步，研究人員計(jì)劃利用該方法探尋水仍處于液態(tài)但低于冰點(diǎn)時(shí)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)機(jī)制。