新研究揭示低温下水动力学如何减慢

发布时间：2024-07-03 16:56:45 栏目：精选百科

导读 在相对较高的温度下，例如从环境温度到约 250 K，跳跃运动是唯一的慢变量。然而，在较低的温度下，跳跃分子中第四近的氧原子的位移成为与...

在相对较高的温度下，例如从环境温度到约 250 K，跳跃运动是唯一的慢变量。然而，在较低的温度下，跳跃分子中第四近的氧原子的位移成为与跳跃运动竞争的慢变量。该分子的位移发生在第一水合壳层外的分子波动环境中，并显著影响跳跃动力学。



分子科学研究所的一位科学家发表了一项开创性的研究，揭示了过冷水中动态减速这一令人费解的现象。这项研究名为“揭示过冷水中的动态减速：动态无序在跳跃运动中的作用”，揭示了为什么当水被冷却到冰点以下时，它的运动会急剧减慢，而不会变成冰。这项引人入胜的研究是理解复杂液体行为的重要一步。

分子科学研究所的一位科学家发表了一项开创性的研究，该研究深入了解了过冷水中动态减速这一令人费解的现象，这是了解液体玻璃化转变的重要一步。这项研究名为“揭示过冷水中的动态减速：动态无序在跳跃运动中的作用”，探讨了当水冷却到冰点以下而不结冰时控制其动态行为的微观机制。

当水过冷时，它会表现出明显的动态减速，而没有任何明显的结构变化。在这项研究中，使用分子动力学模拟研究了水分子的跳跃动力学，这是结构变化的基本过程。结果表明，随着温度降低，由于动态无序，这些动力学偏离了预期的泊松统计。

动态无序是指慢变量和分子跳跃运动之间的竞争。研究人员发现，跳跃分子中第四近的氧原子的位移是与较低温度下的跳跃运动竞争的慢变量。这种位移发生在第一个水合壳之外的波动环境中，对跳跃动力学产生了深远的影响。

随着温度的降低，水分子的动力学变得越来越缓慢和间歇，因为分子被困在扩展、稳定、低密度的域中。随着进一步冷却，分子之间的相互作用变得更加协同，增加了跳跃动力学的复杂性和维度。

这项研究加深了我们对过冷水的理解，为未来研究接近玻璃化转变的液体的分子动力学奠定了基础。玻璃化转变过程与广泛的应用相关。因此，本研究中开发的方法的应用将深入了解各种材料的慢运动如何导致玻璃化转变。此外，这项研究为未来研究阐明其他系统(如蛋白质)中的复杂动力学铺平了道路。