最新Science:從氫鍵到化學鍵合

【引言】

毫無疑問，氫鍵在化學和生物系統中扮演著重要的角色。而一般來說，氫鍵可以被理解為經典的靜電作用，或者是共價化學鍵（當相互作用足夠強大時）。然而，在各類氫鍵中，由于特征難以捉摸，強大的短氫鍵（short strong H-bonds， SHBs）如何定義和分類在過去幾十年里一直是人們爭論的焦點。

【成果簡介】

近期，芝加哥大學的Andrei Tokmakoff（通訊作者）團隊將飛秒二維紅外光譜和量子化學計算相結合，提出了一種可以研究SHBs的有效方法。基于飛秒二維紅外光譜，研究人員揭示了短氫鍵[F-H-F]^? 離子在水中具有獨特的振動勢（vibrational potential）。這一研究還發現了質子運動的超諧行為，其能夠與供體-受體拉伸進行強力耦合并且在氫鍵彎曲時消失。進一步的高階量子化學計算顯示，這些現象表明了從經典氫鍵到SHBs的譜學性質轉變，能夠證實和辨別氫鍵的消失以及化學鍵合的形成。2021年01月08日，相關成果以題為“Crossover from hydrogen to chemical bonding”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 各類氫鍵

圖2 SHBs的紅外光譜

圖3 經典氫鍵到SHBs的轉變

圖4 經典氫鍵到氫原子介導的化學鍵的轉變

文獻鏈接：Crossover from hydrogen to chemical bonding（Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abe1951

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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