水的凍結(jié)是最常見(jiàn)的過(guò)程之一。但是，了解冰的微觀結(jié)構(gòu)及其氫鍵網(wǎng)絡(luò)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)。
水八面體的低能結(jié)構(gòu)預(yù)計(jì)為名義立方，在立方體的八個(gè)角均具有八個(gè)三配位水分子。這種三配位水分子已經(jīng)在冰表面被發(fā)現(xiàn)。
對(duì)于水八聚體的實(shí)驗(yàn)表征，僅進(jìn)行了一些氣相研究，并且發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的具有D 2 d和S 4對(duì)稱(chēng)性的近等能量結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在，這種理解已經(jīng)改變。由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（DICP）的姜玲教授和楊學(xué)明教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與清華大學(xué)的李軍教授共同研究了五種異構(gòu)體的共存關(guān)系。最小的冰塊，包括兩個(gè)具有手性的冰塊。
科學(xué)家在最小的冰塊中發(fā)現(xiàn)了新的結(jié)構(gòu)。
該研究發(fā)表在《自然通訊》上（“最小冰塊中氫鍵拓?fù)涞募t外光譜研究”）。
江教授和楊教授開(kāi)發(fā)了一種基于可調(diào)諧真空紫外無(wú)電子激光（VUVFEL）的中性團(tuán)簇的紅外光譜方法。這種方法為研究以前無(wú)法研究的各種中性星團(tuán)的振動(dòng)譜創(chuàng)造了新的范例。
江教授說(shuō)：“我們使用基于VUV-FEL的紅外方案測(cè)量了大小選定的中性水八聚體的紅外光譜。”
楊教授說(shuō)： “我們觀察到了光譜中的獨(dú)特特征，并發(fā)現(xiàn)了具有C2和Ci對(duì)稱(chēng)性的其他立方異構(gòu)體，它們與全球最低的D 2 d和S 4異構(gòu)體共存。”
李教授的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了量子化學(xué)研究，以了解水八聚體的電子結(jié)構(gòu)。他們發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)的相對(duì)能量反映了拓?fù)湎嚓P(guān)的，離域的多中心氫鍵相互作用
該研究表明，即使具有共同的結(jié)構(gòu)基序，氫鍵網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同作用程度也會(huì)造成不同物種的等級(jí)關(guān)系。它為基本了解云，氣溶膠和冰的形成過(guò)程提供了關(guān)鍵信息，尤其是在快速冷卻下。
他們的發(fā)現(xiàn)為準(zhǔn)確描述水的分子間潛力提供了基準(zhǔn)，以了解水的宏觀特性，并刺激了對(duì)冰結(jié)晶過(guò)程中形成的中間冰結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步研究.
