最新Science:从氢键到化学键合

【引言】

毫无疑问，氢键在化学和生物系统中扮演着重要的角色。而一般来说，氢键可以被理解为经典的静电作用，或者是共价化学键（当相互作用足够强大时）。然而，在各类氢键中，由于特征难以捉摸，强大的短氢键（short strong H-bonds， SHBs）如何定义和分类在过去几十年里一直是人们争论的焦点。

【成果简介】

近期，芝加哥大学的Andrei Tokmakoff（通讯作者）团队将飞秒二维红外光谱和量子化学计算相结合，提出了一种可以研究SHBs的有效方法。基于飞秒二维红外光谱，研究人员揭示了短氢键[F-H-F]⁻ 离子在水中具有独特的振动势（vibrational potential）。这一研究还发现了质子运动的超谐行为，其能够与供体-受体拉伸进行强力耦合并且在氢键弯曲时消失。进一步的高阶量子化学计算显示，这些现象表明了从经典氢键到SHBs的谱学性质转变，能够证实和辨别氢键的消失以及化学键合的形成。2021年01月08日，相关成果以题为“Crossover from hydrogen to chemical bonding”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 各类氢键

图2 SHBs的红外光谱

图3 经典氢键到SHBs的转变

图4 经典氢键到氢原子介导的化学键的转变

文献链接：Crossover from hydrogen to chemical bonding（Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abe1951

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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