waterstofbruggen (HBs), de belangrijkste intermoleculaire interacties, zijn van nature fluctuerend van aard.

Het ophelderen van de dynamische koppelingen van waterstofbruggen blijft een uitdaging voor spectroscopische studies van bulksystemen, omdat hun trillingskenmerken worden gemaskeerd door de collectieve effecten van de fluctuatie van veel waterstofbruggen.

Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van prof. Jiang Ling van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen en hun medewerkers identificeerden de trillingssignatuur van dynamische koppeling van een sterke waterstofbrug. De studie werd gepubliceerd in de Journal of Physical Chemistry Letters op 26 februari.

De studie onthulde dat dynamische koppelingen werden veroorzaakt door sterke Fermi-resonantie tussen de stukken waterstofgebonden OH en verschillende bewegingen van het oplosmiddel water/methanol, zoals vertaling, schommelen, en buigen. Het benadrukte ook een algemeen model om de dynamische koppeling van waterstofbruggen in atmosferische en biologische systemen op te helderen.

Gebaseerd op de infraroodspectroscopie met behulp van een afstembare vacuüm ultraviolette vrije elektronenlaser (VUV-FEL), het onderzoeksteam ontmaskerde de vibratiesignaturen voor de dynamische koppelingen in neutrale trimethylamine-water- en trimethylamine-methanolcomplexen, als microscopische modellen met slechts één enkele waterstofbrug die twee moleculen vasthoudt.

De brede progressie van OH stretch pieken met duidelijke intensiteitsmodulatie over ~700 cm ^-1 werd waargenomen voor trimethylamine-water, terwijl de dramatische vermindering van deze progressie in het trimethylamine-methanolspectrum direct experimenteel bewijs bood voor de dynamische koppelingen.

Kwantummechanische berekeningen toonden aan dat dergelijke dynamische koppelingen voortkwamen uit sterke Fermi-resonantie tussen de stukken waterstofgebonden OH en verschillende bewegingen van het oplosmiddel water/methanol, zoals vertaling, schommelen, en buigen.