О стабильности нанокластеров воды и тяжелой воды в криоматрице азота

Анотація

Проведенные ранее исследования свойств криоконденсированных пленок слабых двухкомпонентных растворов этанола в азоте показали, что незначительное увеличение температуры твердого азота, задолго до его сублимации, приводит к изменениям в колебательном спектре этанола. Данная статья является продолжением этих исследований и направлена на изучение свойств тонких пленок криовакуумных конденсатов воды и тяжелой воды в слабых растворах с азотом. Измерения проводились в температурном диапазоне от 12 до 40 К, давление в вакуумной камере составляло менее 5·10^–8 Торр. Концентрация воды и тяжелой воды в азоте варьировалась в диапазоне 0,5–3%. На основании анализа колебательных спектров сделано предположение, что структура двухкомпонентной пленки представляет собой систему полиагрегатов. Повышение температуры матрицы приводит к трансформациям в этих полиагрегатах с образованием более устойчивых форм, что демонстрируется изменениями в тонкой структуре рассматриваемых полос. Наличие полос поглощения, частоты которых соответствуют существованию мономеров и димеров воды в матрице азота, объясняется тем, что часть молекул воды, формирующих полиагрегаты, могут быть не объединены по водородным связям с соседними молекулами, образуя разорванные цепочки. Тем самым они формируют совокупность квазисвободных молекул с соответствующими этим состояниям полосами поглощения. Предполагается, что эти несвязанные квазисвободные молекулы преимущественно расположены в приповерхностной зоне кластеров.