覆盖水与冰的超固相表层
软凝聚态物质
2014-09-26 v1 材料科学
化学物理
摘要
自 1859 年法拉第首次提出液态皮肤润滑冰以来，水和冰表层的神秘性质与功能一直令学界困惑。在此，我们利用拉曼光谱测量和量子计算展示了覆盖在水和冰表面的超固相的存在。在两层分子厚的表层中，分子配位不足通过相邻氧原子上电子对之间的排斥作用，使 H-O 键缩短约 16%，并使 OH 非键伸长约 25%，从而将密度从块体冰的 0.92 gcm⁻³降低至 0.75 gcm⁻³。O:H-O 协同弛豫将 H-O 伸缩声子从 3200/3150 cm⁻¹硬化至相同的 3450 cm⁻¹，并将两种表层的熔点提高高达约 310 K。对粘度和电荷积累的数值导数表明，这种弹性、极化且热稳定的超固相使得冰在无摩擦状态下滑动，并使水表层在室温下表现出疏水性和类冰特性。
引用
@article{arxiv.1401.8045,
title = {A Supersolid Skin Covering both Water and Ice},
author = {Chang Q Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:1401.8045},
year = {2014}
}