研究目的
定量表征调控液态水中OH伸缩振动谱带的分子间与分子内耦合，并对具有不同振动耦合程度的各类同位素水溶液的红外（IR）光谱进行建模。
研究成果
该研究为液态水中氢键的部分量子力学特性提供了直接证据，并定量证明费米共振是纯水红外OH伸缩谱带中约3250 cm?1处肩峰的成因。
研究不足
该研究略微低估了液态水中的氢键强度，导致OH伸缩频率相比实验值蓝移约57 cm?1。CMD谱带在3000 cm?1至3300 cm?1区间缺乏强度。
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解开液态水红外光谱中的耦合效应
DOI：10.1021/acs.jpcb.8b09910
期刊：The Journal of Physical Chemistry B
出版年份：2018
更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要：
迄今为止，对调控液态水中OH伸缩振动带的分子间与分子内耦合进行定量表征仍颇具挑战。本研究通过结合考虑核量子效应的质心分子动力学（CMD）方法与能精确重现水在各相性质的多体势函数MB-pol，成功模拟了不同振动耦合程度（包括实验难以探测的耦合情况）的多种同位素水溶液红外光谱。对各红外OH伸缩谱线型的分析直接证实了液态水中氢键具有部分量子力学特性——这种特性源于分子间耦合与多体静电相互作用产生的协同效应。此外，我们定量证明：由于HOH弯曲泛频与OH伸缩基频混合导致的费米共振现象所引发的分子内耦合，正是液态水红外OH伸缩带中约3250 cm?1处肩峰的成因。
作者：
Kelly M. Hunter，Farnaz A. Shakib，Francesco Paesani
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