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实验室中创造出难以预测的水结构

2024-07-31 11:14:46 百科知识来源：

导读笼状水合物是一种复杂的水结构，在宿主水分子壳内包含外来客体分子。预测的笼状水合物相结构已在实验室中稳定合成，可能在未来的材料科学研...

笼状水合物是一种复杂的水结构，在宿主水分子壳内包含外来客体分子。预测的笼状水合物相结构已在实验室中稳定合成，可能在未来的材料科学研究中发挥重要作用。

水分子仅由三个原子组成：两个氢原子与一个氧原子结合。单个水分子可以彼此之间以及其他分子之间形成微弱的结合，从而改变其整体的物理化学性质。

具体来说，笼状水合物是水分子的晶格，它们在客体物质周围自组装，形成氢键框架。这些框架属于弗兰克-卡斯帕 (FK) 相，因为它们的几何排列为密堆积四面体。值得注意的是，该框架完全由水和客体分子之间的弱键组成，这使得一些预测的笼状水合物结构很难合成。

HS-I 结构就是这样一种产生六方晶体的笼状水合物相。先前的研究报告了 HS-I 结构的亚稳态形式，但研究人员一直未能找到稳定形式。为了解决这个问题，来自日本横滨国立大学和日本国家先进工业和科学技术研究所 (AIST) 的化学工程师和晶体学家团队生成了一种稳定形式的 HS-I 笼状水合物，并分析了 HS-I 形式的真实结构。

研究小组在7月24日的《科学进展》杂志上发表了这项研究成果。

横滨国立大学工程研究生院副教授 Sanehiro Muromachi 表示：“六边形结构是笼状水合物的三种原始 [FK] 结构之一，可以进行几何排列，但在热力学上不稳定，尚未在实践中创造出来。我们创造了一种适合这种结构关键部分的物质，并成功地利用这种材料稳定了六边形结构。”

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