由京都大学铃木俊步教授领导的研究小组与瑞士联邦理工学院合作,成功确定了水中捕获的电子(水合电子)最稳定状态的能量。

 辐射会损害活细胞。这主要是由于构成细胞大部分的水被辐射电离并产生电子时产生的不稳定且高反应性的OH自由基(具有不成对电子的OH分子)对基因的攻击所致。

 由于OH自由基在水中扩散并引起化学反应的速度相对较慢,因此有各种研究实例。然而,由于电子运动速度极快,存在许多未知点。据说电子在水中移动时会损失能量,最终被困在水分子之间的间隙中,形成水合电子,类似于气泡。当这些水合电子最终附着在水溶液中的分子上时,会发生还原化学反应,但反应性取决于水合电子的能量。因此,准确了解电子能量对于阐明辐射化学非常重要。

 这次,联合研究小组进行了一项名为时间分辨光电子能谱的实验,将两束激光照射在液态水中,观察不同时间分子内电子的运动。通过详细的理论分析,我们成功地准确确定了水合电子的能量。结果,水合电子的能量由原来估计为 2 电子伏特变为 3.3 电子伏特,比之前估计的更稳定。

 未来有必要弄清楚辐射产生的高能电子在发生能量弛豫并成为稳定的水合电子之前是否会附着在分子上并引起还原反应。此外,虽然以目前的计算机能力很难对水中的电子态进行精确的量子力学计算,但他希望未来能够致力于理论计算。

纸张信息:[科学进展] 水合电子的真实结合能

京都大学

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