合肥研究院发现新型氢水化合物

近日,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理所计算物理与量子材料研究部极端环境量子物质中心团队,在高压科学研究取得新进展,研究利用金刚石对顶砧高压实验技术,结合原位拉曼光谱实验技术、原位X射线衍射实验技术及第一性原理,计算研究了一种新型氢水合物的形成过程以及结构性质。相关研究成果以Novel Hydrogen Clathrate Hydrate为题,发表在《物理学评论快报》(Physical Review Letters)上。

固态水分子由于氢键的存在倾向于形成三维框架结构。在自然或人造的极端条件下,水分子很可能与其他气体小分子发生缔合,从而产生各种各样的构型和结构。纯水在低于400万大气压以及77-300K的温度压力区间,以存在至少3种非晶相及16种晶相而闻名,具有非常复杂的相图。这种结构的多样性也适用于不同的水合物。气体分子可以通过范德华力与水的笼型结构的相互作用,形成稳定的气体水合物,使得水本身成为具有潜力的储气/气体分离的材料,例如,在深海沉积物等中存在大量的天然气水合物。然而,氢水合物在行星的形成和演化中起重要作用。

研究表明,在120万大气压和298K温度下,纯氢与纯水形成一种新型水合物,水合物中氧原子亚晶格的排布与纯水的固体相中氧原子相同,而水合物中的氢分子位于氧原子构成的六环形空腔中,整个水合物的空间对称性满足三角R3c或R-3c空间群(质子有序或无序),其分子式组成为(H2O)·6H2。

拉曼光谱和理论计算揭示了研究发现的新相C1'中的氢无序性质,其不同于众所周知的有序相C1,这种新结构在压力升高或温度降低后会转变为C1相。它也可以被看作是有序冰的无序结构,与其他所有已发现的有序冰结构(如ice Ⅰ与ice Ⅺ,ice Ⅶ与ice Ⅷ)均不同,是一种新型无序冰结构。

研究工作得到国家自然科学基金、国家重大科研仪器研制、科学挑战专题及院长基金等的支持。

图1.氢水合物C

1

、C

1

'和iceⅡ相的拉曼光谱

图2.水合物C1'在R-3c对称性下的结构,其中主要结构模型(H2O环)以不同的投影显示,显示出两种不同的无序模式,“环状”无序(在由六个氧原子构成的类似扶手椅的虚拟平面)和“无环”(平面外)无序

图3.

C

1

'

相的粉末衍射数据。红色短刻度对应于

R-3c

空间群,蓝色短线对应R-

3

(与

ice

Ⅱ相同)结构的空间群

来源: 合肥物质科学研究院

(0)

相关推荐

  • 中国科研人员研发新型快充锂电池,5分钟充满

     北京低碳院的研究人员自主研发了一款新型快充锂电池,可以在 5 分钟内充好电.这种新型锂电池可以应用于两轮电动车.新能源汽车等,目前这款产品还在试用阶段,已经搭载于两轮电动车进行测试. 日前,202 ...

  • 不用C4D!PPT绘制三维无序纤维膜结构

    详细步骤 插入0.2*25的矩形,复制几个并无序摆放,然后以其为基础逐个复制并无序摆放.如最右图所示,逐渐得到相对浓密的结构即可,此步骤就是为了实现矩形的无序摆放. 插入一个大小合适的矩形,形状轮廓设 ...

  • 5分钟充满,中国科研人员研发出新型快充锂电池|快充|电池

    [第一时间]公用充电桩观察 从"省钱"到"省时间" "快充"成为新赛场 原标题:5 分钟充满,中国科研人员研发出新型快充锂电池 IT之家 9 ...

  • 有序与无序

    有序与无序

  • 中国科学院合肥物质科学研究院

    3月11日,合肥市委常委,滨湖科学城管委会副主任杨伟一行来访合肥研究院,调研大科学装置集中区规划情况,合肥研究院院长刘建国,副院长宋云涛.程艳等参加了调研座谈会议. 调研组本次调研重点是实地了解合肥研 ...

  • 混沌和秩序

    在本附录中,我将论证,在一些本书所论及的各种时间范围中有一些反复出现的对象.虽然对理解本书观点并无重大帮助,但是本附录将澄清某些细节,也许有助于读者更加清晰地看到,在现代宇宙诞生故事的各个不同部分之间 ...

  • 研究发现FLT3-ITD阳性急性髓性白血病的HSP70抑制剂

    来源:合肥物质科学研究院 2021-09-20 12:53 近日,中国科学院合肥物质科学研究院研究员刘青松药学团队发现了针对FLT3-ITD阳性急性髓性白血病(AML)的新型热休克蛋白HSP70抑制剂 ...

  • [首藏作品](6256)新型二维材料仅两个原子厚但比钢坚固

    新型二维材料仅两个原子厚但比钢坚固有望用于纳电子学和量子信息技术领域科技日报北京4月12日电 (记者刘霞)据美国阿贡国家实验室官网近日报道,该机构科学家与西北大学和佛罗里达大学合作,制造出了由硼和氢原 ...

  • 我国科学家发现治疗肝癌的新型小分子化合物

    [我国科学家发现治疗肝癌的新型小分子化合物]记者6月21日从云南大学获悉,该校教育部自然资源药物化学重点实验室与多个研究团队合作,在国际权威专业期刊<药物化学杂志>上在线发表了一项从中药五 ...

  • 中国科学家发现治疗肝癌的新型小分子化合物

    科技日报记者 赵汉斌 记者6月21日从云南大学获悉,该校教育部自然资源药物化学重点实验室与多个研究团队合作,在国际权威专业期刊<药物化学杂志>上在线发表了一项从中药五味子中获得联苯环辛烯类 ...

  • 心绞痛怎么办?氢水治疗心绞痛的临床试验

    氧化应激和炎症与动脉粥样硬化性心血管疾病密切相关.氢气作为一种潜在的抗氧化剂和抗炎剂,对许多疾病具有显著的保护作用.本研究目的是评价氢气对不稳定性心绞痛的影响,并用体外实验进行了机制探讨.通过氧化低密 ...

  • 营养与健康所肖意传研究组合作发现新型TH9细胞抗肿瘤免疫调控的新机制

    近日,国际学术期刊Journal of Experimental Medicine在线发表了中国科学院上海营养与健康研究所肖意传研究组等的合作研究论文"BFAR coordinates TG ...

  • 【答氢友问】蚊虫叮咬,喷氢水有用吗?

    天气逐渐热起来了 讨厌的蚊子也多了起来 被蚊子咬过后 皮肤瘙痒红肿极为难受 我们知道,氢水的应用非常广泛,体现在生活的方方面面,比如,饮用.洗脸.浇花.煮饭等等.就有氢友问小氢:"被蚊虫叮咬 ...

  • 如何选择富氢水?这4点知识要了解!

    自从发现氢分子生物医学效应以来, 富氢水的消费人群越来越广泛,亚健康.便秘.代谢异常.美容等都可以尝试喝富氢水来调理. 消费者在选择富氢水之前,先要清楚富氢水的作用机理,大家要知道,富氢水真正起作用的 ...

  • CCTV 告诉你氢水有多好!

    CCTV 探索频道 "氢"的化学符号为H 是最轻的元素 也是宇宙中含量最多的元素 大约占据宇宙质量的75% 这是你一开始认识的「氢」 由于它很轻人们利用它来制作氢气球,与氧气化合时 ...

  • 喝氢水28天,能显著改善脂肪肝

    脂肪肝一般分为酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪肝两大类. 根据脂肪变性在肝脏累及的范围,又可分为轻.中.重三型,通常脂肪含量超过肝脏重量的5%-10%时被视为轻度脂肪肝,超过10%-25%为中度脂肪肝,超过 ...

  • 【答氢友问】没有生病可以喝氢水吗?有没有副作用?

    作为一种有选择性.无毒.无残留的抗氧化物质,氢气具有良好的应用前景,特别是由于氢气本身极大的生物安全性,使得氢气有望成为临床治疗和健康保健的新手段,而氢气的使用方法主要包括呼吸氢气.富氢水浴和饮用富氢 ...