袁开军课题组发现醇的疏水表面对水分子结构的影响

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中国科学院大连化学物理研究所研究员袁开军和北京大学郑俊荣团队通过高浓度醇水溶液的动力学研究，发现醇的疏水表面能导致周围的水分子氢键结构增强，该研究揭示了醇水溶液中水的微观结构动力学的变化规律。

　　醇和水混合溶液是工业和生活中经常用到的溶液。醇水混合通常会导致整个系统的熵减小以及热容量增大。为了理解这个现象，科学家在19世纪提出了“Iceberg”的模型，即醇的疏水基团（烷烃基）会导致它周围的水分子氢键结构增强，形成所谓类冰状的结构。但是这种理论并没有被后来的动力学计算支持，前人利用中子散射技术和拉曼光谱技术进行的的实验研究则得出了完全相反的结论，因此醇水结构动力学还没有统一的认识。
　　该团队利用低温红外光谱和二维红外光谱对醇水溶液进行了系统的研究。在高浓度的醇水溶液中，水的光谱发生明显位移以及水分子转动弛豫明显变慢。实验表明醇的疏水基团确实会导致其周围水分子氢键结构增强，而在高温下，疏水基团表面的水分子反而会形成更加无序的结构。该结论支持了水分子氢键增强的论断，但是水并不会形成所谓的类冰状结构。该工作对醇水微观结构动力学提供了新的机理。
　　相关研究成果于近日发表在《物理化学快报》（Journal of Physical Chemistry Letters）上。上述工作得到国家自然科学基金委动态化学前沿研究中心项目、中科院战略性先导科技专项（B）“能源化学转化的本质与调控”、自然科学基金面上项目等资助。


       袁开军，1981年生，博士，中国科学院大连化学物理研究所研究员。2003年于中国科技大学化学物理系获得学士学位，2009年于中科院大连化学物理研究所获得博士学位。2009年加入中科院大连化学物理研究所1102组工作，2010年到美国莱斯大学化学系访问学者研究一年，2011年被聘为副研究员，2017年被聘为研究员。现为大连化物所1116组研究员。研究方向为气相小分子光解动力学研究和凝聚相飞秒二维红外光谱研究。在高分辨的气相水分子光化学研究中取得系列研究成果。目前的研究集中在利用二维红外光谱研究超高压凝聚相动力学和化学反应的飞秒红外瞬态谱测量。另外负责化物所极紫外自由电子激光的分子光化学实验线站。
      郑俊荣,博士,北京大学教授。生于1973年10月，1997年本科毕业于北京大学化学学院，2000年在北京大学化学学院高分子系获得硕士学位后赴美留学，先后于美国伦斯勒理工学院化学系、斯坦福大学化学系获得硕士、博士学位，随后在斯坦福大学化学系从事博士后研究。2008年10月赴加州大学伯克利分校物理系做访问学者，2009年8月至2015年，在美国莱斯大学化学系担任助理教授一职。2015年起回北大化学院任研究员。2001年获得阿尔巴尼国际奖学金（Albany International Fellowship）, 2006年获得斯坦福奖学金（StanfordGraduate Fellowship）, 2007年获得分析化学与光谱协会的汤马斯赫斯费尔德奖（Tomas Hirschfeld Scholar Award，Federation ofAnalytical Chemistry and Spectroscopy Societies），2008年获得韦尔奇基金会的诺曼赫克曼韦尔奇杰出青年奖（Norman Hackerman Welch Young Investigator Award，Robert A.Welch Foundation）。