太赫兹光谱有望解释水的异常性质

根据我们的报纸，液态水维持着地球上的生命，但是它的物理性质对研究者来说仍然是个谜。最近，一个瑞士研究小组利用现有的太赫兹光谱技术测量了液态水的氢键。使用这项技术的工作可能有助于解释未来水的特殊性质。该小组在《化学物理学杂志》上报道了他们的发现，该杂志是美国物理联合会出版集团的一个子公司。

研究人员使用超短可见激光脉冲来激发溶解在水中的染料分子，从而改变它们的电荷分布。随后，太赫兹脉冲测量了周围水分子的反应。相对较低频率的太赫兹光谱使研究人员能够分析水分子之间存在的力。观察这些分子间作用力可能有助于研究人员理解水的异常现象，因为液态水分子中的氢键构成了水的许多意想不到的特性，例如4℃时水的最高密度。

“我们在太赫兹频率范围内看到的响应极其缓慢。水通常被认为是一种非常快速的溶剂，可以在亚皮秒的数量级上反应。但我们发现太赫兹波段的时间尺度约为10皮秒。”该论文的作者之一彼得·哈姆说。

但是哈姆警告不要过于乐观。“结果往往有些令人失望，因为像水这样的液体的太赫兹光谱非常宽而且非常模糊。这使得很难从中提取信息。”最新研究中采用的时间分辨技术可以克服这一限制。接下来，研究人员计划使用这种方法来探索水的结构和动力学，当水还是液体但低于冰点时。(宗华)

中国科学新闻(2018-07-09第二版国际版)