高压下水的Raman光谱不连续性的发现

! 第!"卷!第!期!#$$%年!月 !研究简讯! 高压下水的&0:0(光谱不连续性的发现! 杨玉萍!!郑海飞%""!孙!樯% 北京大学!6造山带与地壳演化教育部重点实验室! %6地球与空间科学学院"北京!""#;! !%""&’"$’!*收稿"%""&’";’!*收修改稿 ! " 国家自然科学基金#批准号$!"%))"$"!$"!;*"!)%及博士点基金#资助号$%""*"""!"&*%资助项目 !"" 通讯作者"+’,-./$3Da3958!C=469046:5 摘要!!研究了液态水在常温高压条件下的S-,-5光谱!发现在压力为"$&"h!""#QU-和"#""h !""#QU-时液态水的结构存在不连续6随着压力的上升!氢键的强度逐渐增加!液态水内部分子 趋向于形成较大的分子团簇6 关键词!!氢键!水!高压!&0:0(光谱 !!水是地球内部常见的流体"它在各种不同的温 度和压力条件下的结构及其相应的相行为一直是人 们研究的重点6除了发现冰具有!%种多形体之外" 实验和理论研究已经证实了水和冰一样"存在着多 形现象&!’$(6在过冷条件下"已经观察到了从低密 度无定形冰到高密度无定形冰的一级相变&*"$(6关 于液态水的电导率的研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明$在某些压力条件 下"水的电导率存在着不连续&&’;(6关于液态水结 构的中子衍射研究表明$b&i时"在%"’$""QU- 的压力范围内"液态水的结构逐渐从低密度水变为 高密度水&#(6经典分子动力学模拟也提出在低密度 水到高密度水之间存在着相转变的可能性&)(6本文 利用碳化硅压腔研究了常温时不同压力下水的 S-,-5光谱"发现高压下水内部结构发生了改变6 !!实验方法 实验装置顶砧为碳化硅#?.H%的压腔"其内部 结构示意图见图 !6实验中压力标定物质为石 英&!"("样品是电阻为!#6%Q%的水6压砧顶面直 径为"6#,,"样品室直径为"6*,,"样品垫片为 "6),,厚的钢片6S-,-5光谱分析在北京大学地 球与空间科学学院的英国产SQ!""型激光S-,-5 光谱仪上进行6用&!$:,b!氩离子激光器激发样 品"实验功率为&",Z"入射狭缝为&"#,"扫描 范围&"’$""":,b!"扫描时间为!,.5"扫描*次" 每次加压后其平衡时间为*,.56 图!!碳化硅压腔内部顶砧示意图 "!实验结果和讨论 实验是在%)&N时对体系逐渐施加压力的"液 相时体系无明显变化"当体系达到冰点时"在显微 (!! 万方数据 镜下可以观察到样品中开始出现一些小的冰块!形 成冰水混合物!然后冰块逐渐变大至完全结冰!样 品亮度明显下降变为不透明6图%为%)&N时不同 压力下液态水在波数为%&"""$""":,b!范围内的 S-,-5光谱图6 对于单水分子!属H%B点群!其简正振动模式 为%K!#包括对称伸缩振动*! 和弯曲振动*%$eXY!N432ZM6I3927@4:74@91D-59FC3-29 1D.:96A-74@9!!))#!*)!"%(##%;" %!M.559>XY!<1F@15JI!?1C9@KN!97-/6?7@4:74@91D-59F 09529-,1@C3142.:96U3>2S9BY977!%""%!#)"%"&&"* *!Q.23.,-\!?7-5/9>R+6I39@9/-7.1523.CE97F995/.^4.0!24’ C9@:11/90-508/-22>F-79@6A-74@9!!))#!*)("*%)#**& $!Q.23.,-\!H-/B9@7YJ!Z3-//9>+6K5-CC-@957/>D.@27’1@09@ 7@-52.7.15E97F9957F1-,1@C3142C3-2921D.:9.504:90E>C@92’ 24@96A-74@9!!)#&!*!$";(#;# &!郑海飞!谢鸿森!徐有生!等6"6%!#$6!#TU-和%"#*&"i下 R%\的电导率的研究6科学通报!!));!$%$)%"#);#)"% (!郑海飞!谢鸿森!徐有生!等6"6""!,1/&YA-H/溶液的高压电 导率测定6科学通报!!));!$%$!$%"!&$&#!&$; ;!郑海飞!孙!樯!?395K!97-/6水性质的不连续证据"高温高 压下水的红外光谱研究6光谱学与光谱分析!%""$!%$$$%" $!!#$!* #!?1C9@KN!S.::.QK6?7@4:74@921D3.83’0952.7>-50/1F’095’ 2.7>F-79@6U3>2S9BY977!%"""!#$"%##! )!?-.77-KQ!J-7:3.M6?7@4:74@9-50C3-290.-8@-,1D3.83’095’ 2.7>F-79@"I39@1/91D.579@27.7.-/,1/9:4/926U3>2S9B+! %""*!(;""%"%"! !"!H3@.27.-5?!g.9,-55 Q K6D#0)*/M S-,-52C9:7@12:1C>1D 4^-@7a"KC@9224@929571@D1@3>0@1739@,-/0.-,150’-5B./:9// 9PC9@.,9572-79/9B-79079,C9@-74@926K,9@.:-5 Q.59@-/18.27! %"""!#&"!;%&#!;*$ !!!徐克尊6高等原子分子物理学6北京"科学出版社!%"""!%!)# %%! !%!Y.SR!X.-58gU!H395MT!97-/6R>0@1895E1509027@4:74@9 1DF-79@-50-^4914221/47.1521D210.4,3-/.092"KS-,-52C9:’ 7@12:1C.:2740>6XQ1/?7@4!%""$!;";"#*### !*!H34,-9B2=..AK!S105.=1B-Q A!<-@739/X6?1,9C9:4/.-@.’ 7.921D:1,C14502F.732C-7.-/R’E150597F1@="R%\!R%\%! R\HR%HR%\R6XQ1/Y.^!%""$!!!&"(*#(; !$!?45L!g3958RM![4XK!97-/6S-,-52C9:7@12:1C.:2740.92 1D73927@97:3.58E-50D@1,F-79@4C71(=E-@-7%)"N6H39, U3>2Y97!%""*!*;)"$%;#$*! !&!H-@9>JQ6Q9-24@9,9571D739S-,-52C9:7@4,1D/.^4.0F-’ 79@6XH39,U3>2!!))#!!"#"%(()#%(;& !(!I-7243.=1N!?34=.:3.\!R.@1>4=.N6H3-5892.573927@4:74@9 1DF-79@0904:90D@1,739C@9224@909C95095:91D739S-,-5\R D@9^495:>6XH39,U3>2!%""$!!%"$!*%"&#(;#&#;" !;!Y91Y!J-5.9/<6KCC/.:-7.1521D.5798@-/’9^4-7.157391@.9271 C@90.:773927@4:74@9!739@,10>5-,.:2!-50C3-29E93-B.1@1D F-79@6XH39,U3>2!!))&!!"%$!*%"&$%;#&$*; !#!Y.4N!H@4a-5XJ!?->=-//>SX!97-/6?7@4:74@9-5021,9 C@1C9@7.921D2,-//F-79@:/4279@6X?7@4H39,!!))$!*&$(%" #&!##&# !)!N42-/.=UT!?B.23:39BYQ6I392C-7.-/27@4:74@9.5/.^4.0F-’ 79@6?:.95:9!!))$!%(&"!!!)#!%%! %"!Q-:.9]?!Q13-,90Q6H/4279@:1,C12.7.151D/.^4.0F-79@09’ @.B90D@1,/-29@’S-,-52C9:7@--50,1/9:4/-@2.,4/-7.150-7-6 M110H39,!%""*!#%"*#%% %!!郑海飞!?395K!张!明!等6压力"6!##""QU-下液态水性 质的红外光谱研究6自然科学进展!%""%!!%$(%"((%#(($ )!!!第!"卷!第!期!#$$"年!月 万方数据