室温包合物态中的晶体水结构：氢键五边形环
材料科学
2024-09-04 v1
摘要
水分子间的氢键作用极其多样；已鉴定出约20种冰结构和几种类型的包合物水合物结构。这些晶体水结构在低于室温的温度和/或高压下形成。我们使用透射电子显微镜研究了一种新的包合物态晶体水结构，该结构是在环境条件下将气体过饱和水夹在石墨烯层之间制备的。在这种包合物态中，水分子形成一个三维氢键网络，其中包裹着尺寸为2-4纳米的气体填充笼。我们通过记录和分析电子衍射图样并进行第一性原理计算，推导出了这种晶体水结构。该结构完全由五边形环组成，其拓扑结构与冰XVII相似。该研究提出了这种包合物态的形成机制。目前的结果增进了对水与小非极性分子之间相互作用的理解，并为常温液态水的局部结构提供了新的见解。
引用
@article{arxiv.2409.00415,
title = {Crystalline Water Structure in Room-Temperature Clathrate State: Hydrogen-Bonded Pentagonal Rings},
author = {Ching-Hsiu Chen and Wei-Hao Hsu and Ryoko Oishi-Tomiyasu and Chi-Cheng Lee and Ming-Wen Chu and Ing-Shouh Hwang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.00415},
year = {2024}
}