近日,北京理工大学赵跃进教授团队和首都师范大学张亮亮研究员团队联合在国际光学顶尖期刊Nature子刊《 Light: Science & Applications 》发表论文,他们发现在自由下落的水膜上施加超强的宽带太赫兹脉冲会引起折射率的可测量变化,这与液态水中共振激发的氢键振动有关。该研究实现了在亚皮秒时间分辨率下对液态水中超快的氢键动力学演化过程的观察。
该项研究在探索超快的水分子间氢键动力学方面解决了三个难题:(1)排除一切可能的误差因素(如热效应,窗口影响等),使收集到的微弱的分子动力学特征纯净;(2)在多种具有光谱重叠的分子运动模式中准确辨识氢键模式的动力学演化特征;(3)建立超快时域演化特征和氢键动力学的联系。
该工作提出了一个基于洛伦兹微分方程的氢键谐振子模型来描述液态水分子间模式的动力学过程。从理论上建立了宏观各向异性表现与相关分子间运动的联系,并成功地复现了测量的TKE信号。该工作中展现的亚皮秒尺度的时间分辨率,对于观察和理解液态水中分子间运动模式的瞬态演化具有重要意义,也为进一步探究试剂与溶剂水分子的复杂相互作用打下基础。
文章信息:
该研究成果以"Ultrafast Hydrogen-Bond Dynamics of Liquid Water revealed by Terahertz-induced Transient Birefringence" 为题在线发表在Light: Science & Applications。
本文共同第一作者为北京理工大学光电学院博士生赵航、谭永,通讯作者为北京理工大学光电学院赵跃进教授和首都师范大学物理系张亮亮研究员。合作者包括美国罗切斯特大学张希成教授,中国科学院深圳先进技术研究院张锐博士,和首都师范大学物理系张存林教授、Mostafa Shalaby博士。
来源:
中科院长春光机所Light学术出版中心
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