在 (葡萄糖+尿素+水) 深度环氧溶剂中通过介电放松光谱对水进行表征:依赖温度的测量和计算机模拟
Jayanta Mondal1, Dhrubajyoti Maji1, Ranjit Biswas1
1Department of Chemical and Biological Sciences, S. N. Bose National Centre for Basic Sciences, JD Block, Sector III, Salt Lake, Kolkata 700106, India.
The Journal of chemical physics
|November 12, 2025
概括
介电松 (DR) 实验和模拟显示,葡萄糖-尿素-水深性溶剂 (DES) 中的水分子与葡萄糖和尿素广泛相互作用. 这会破坏水网,减少水极性,延长放松时间,尿素-尿素相互作用主导DR反应.
科学领域:
- 物理化学 物理化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 超分子化学 超分子化学
背景情况:
- 作为各种化学应用中可持续的替代品,深度浸泡溶剂 (DES) 正在引起人们的注意.
- 了解DES中的分子相互作用对于优化其特性和性能至关重要.
- 水作为DES中次要成分的作用及其对溶剂结构和动态的影响尚未完全理解.
研究的目的:
- 为了研究葡萄糖-尿素-水DES的介电松 (DR) 行为.
- 阐明DES中水,葡萄糖和尿素分子之间的分子相互作用.
- 确定这些相互作用对水结构,极性和放松动态的影响.
主要方法:
- 实验性取决于温度的介电松 (DR) 测量从20 Hz到50 GHz.
- 计算机模拟以建模DES并分析分子相互作用.
- 将DR光谱分解为组成部分.
- 对模拟的键动态 (连续和结构) 的分析.
主要成果:
- 实验性DR测量和模拟证实了水与葡萄糖和尿素分子之间广泛的相互作用.
- 观察到传统的四面体水-水键网络的显著崩.
- 模拟预测水分子极性大幅降低 (静电介电常数≤5) 和纳秒放松时间尺度.
- DES的DR反应主要由尿素-尿素相互作用主导,其次是葡萄糖-尿素和葡萄糖-葡萄糖相互作用.
结论:
- 葡萄糖-尿素-水中的水分子DES受到葡萄糖和尿素的强烈影响,导致水网络中断.
- DES显著降低了水极性和延长了放松时间,这主要是由于竞争性的键.
- 尿素-尿素相互作用在这种DES的介电松行为中起着最主要的作用.
