Vätebindningar (HB), de viktigaste intermolekylära interaktionerna, är i sig fluktuerande i naturen.

Att klargöra de dynamiska kopplingarna av vätebindningar är fortfarande en utmaning för spektroskopiska studier av bulksystem, eftersom deras vibrationssignaturer maskeras av de kollektiva effekterna av fluktuationen av många vätebindningar.

Nyligen, en forskargrupp ledd av prof. Jiang Ling från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid Chinese Academy of Sciences och deras medarbetare identifierade vibrationssignaturen för dynamisk koppling av en stark vätebindning. Studien publicerades i Journal of Physical Chemistry Letters den 26 feb.

Studien visade att dynamiska kopplingar härrörde från stark Fermi-resonans mellan sträckorna av vätebunden OH och flera rörelser av lösningsmedlet vatten/metanol, som översättning, gungande, och böjning. Det belyste också en allmän modell för att belysa den dynamiska kopplingen av vätebindning i atmosfäriska och biologiska system.

Baserat på den infraröda spektroskopin med användning av en avstämbar vakuum ultraviolett fri elektronlaser (VUV-FEL), forskargruppen avslöjade vibrationssignaturerna för de dynamiska kopplingarna i neutrala trimetylamin-vatten- och trimetylamin-metanolkomplex, som mikroskopiska modeller med bara en enda vätebindning som rymmer två molekyler.

Den breda utvecklingen av OH-sträckningstoppar med distinkt intensitetsmodulering över ~700 cm ^-1 observerades för trimetylamin-vatten, medan den dramatiska minskningen av denna progression i trimetylamin-metanolspektrumet gav direkta experimentella bevis för de dynamiska kopplingarna.

Kvantmekaniska beräkningar visade att sådana dynamiska kopplingar härrörde från stark Fermi-resonans mellan sträckorna av vätebunden OH och flera rörelser av lösningsmedlet vatten/metanol, som översättning, gunga, och böjning.