所谓的水合电子在许多物理化学和生物过程中起着重要作用

所谓的水合电子在许多物理、化学和生物过程中起着重要作用。它们不与原子或分子结合，在溶液中游离。由于它们只是作为中间产品创建的，因此它们的寿命非常短。来自波鸿鲁尔大学鲁尔卓越集群探索溶剂化 RESOLV 的团队能够在一项新颖的实验中首次观察到水合电子在其生命周期内如何影响溶液。由 Martina Havenith-Newen 教授领导的研究人员在2023 年 2 月 15 日的国家科学院院刊 上发表了报告。

最简单的负离子

“作为最简单的阴离子，水合电子代表了一个与大量自由基化学过程相关的模型系统”，Martina Havenith-Newen 在描述研究对象的重要性时说。“例如，它在光和电化学现象、大气化学、生物物质的辐射损伤和医学治疗中的能量转移中起着重要作用。” 几十年来，这使水合电子一直受到实验和理论团体的关注。

RESOLV 研究人员建立了一项新实验，从溶剂的角度跟踪水合电子的形成和时间演化：“在通过强激光束产生后，我们立即能够观察到离域电子”，Martina Havenith-Newen 描述。电荷分布延伸超过 20 埃。在 500 飞秒内，电荷被局域化，并且出现了一个出奇稳定的局域化电子，由于实验在太赫兹范围内的灵敏度，研究人员首次能够观察到其在水网络中的指纹。

“此外，我们还可以观测到水震或海啸”，Martina Havenith-Newen 说。该团队能够证明这种现象是由水合电子形成过程中突然的电荷分离引起的。与带负电的原子离子相比，紧邻的水网络更松散且不稳定。这意味着紧邻电子的单个水分子可以比在水中更自由地移动。“因此，这种最小的阴离子起着特殊的作用”，Martina Havenith-Newen 总结道。

合作伙伴

这项工作是与伯克利的 Teresa Head-Gordon 教授合作进行的，他的团队进行了分子动力学模拟。

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