Capturing intrinsic site-dependent spectral signatures and lifetimes of isolated OH oscillators in extended water networks
Capturing intrinsic site-dependent spectral signatures and lifetimes of isolated OH oscillators in extended water networks
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捕获扩展水网络中孤立 OH 振荡器的固有位置相关光谱特征和寿命
DOI：
10.1038/s41557-019-0376-9
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
21.8
通讯作者：
Johnson, Mark A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang, Nan;Duong, Chinh H.;Kelleher, Patrick J.;Johnson, Mark A.
水在OH伸缩区的极宽红外光谱表明，当水分子嵌入其扩展的氢键网络中时，水分子的扭曲程度有多深。许多影响有助于在室温下的溶液中的这种宽度，这就提出了一个问题，即在没有热波动和耦合到附近的OH基团的情况下，单个OH振荡器的光谱是什么。本文报道了Cs+·（HDO）（D2 O）19和D3 O+·（HDO）（D2 O）19团簇所采用的两个冷（~20 K）氢键水笼中OH振子的本征光谱响应.大多数OH振荡器产生单一的，孤立的功能，发生线宽增加近似线性与他们的红移。然而，在3，400 cm−1附近的振子具有第二个特征，这表明这些分子的OH伸缩激发驱动了笼的低频声子型运动。从加宽推断的激发态寿命被认为是在上下文中的局部电场，即使在低温下可用的波动。
The extremely broad infrared spectrum of water in the OH stretching region is a manifestation of how profoundly a water molecule is distorted when embedded in its extended hydrogen-bonding network. Many effects contribute to this breadth in solution at room temperature, which raises the question as to what the spectrum of a single OH oscillator would be in the absence of thermal fluctuations and coupling to nearby OH groups. We report the intrinsic spectral responses of isolated OH oscillators embedded in two cold (~20 K), hydrogen-bonded water cages adopted by the Cs+·(HDO)(D2O)19and D3O+·(HDO)(D2O)19clusters. Most OH oscillators yield single, isolated features that occur with linewidths that increase approximately linearly with their redshifts. Oscillators near 3,400 cm−1, however, occur with a second feature, which indicates that OH stretch excitation of these molecules drives low-frequency, phonon-type motions of the cage. The excited state lifetimes inferred from the broadening are considered in the context of fluctuations in the local electric fields that are available even at low temperature.
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S. Xantheas
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Gruenbaum, S. M.
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S. T. van der Post;H. Bakker
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Nan Yang;Chinh H. Duong;P. Kelleher;A. McCoy;Mark A. Johnson