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研究人员发现水中疏水分子的新形状
发布时间:2020-08-07 03:38:14 阅读:111

来源:德国波鸿鲁尔大学(Ruhr-Universitaet-Bochum, RUB);太赫兹研发网 余郑璟博士 编译

Credit: CC0 Public Domain

    水中疏水分子的嵌入看起来与以前假定的情形完全不同。水中疏水分子被两种不同的水分子群包围:内壳形成了一个二维的水分子网络。下一层则是由第二个水分子群组成,它与第一层体积类似,但却形成了稍强的氢键。迄今为止的假设是四面体假设,即:“冰样”的水主导着疏水分子最内层的水化壳。而事实却恰恰相反。这些新发现由德国波鸿鲁尔大学(RUB)物理化学II系主任Martina Havenith教授领导的团队于2020年6月18日在《物理化学快报》上发表。

    通过太赫兹光谱学和模拟深入分析

    在他们的实验中,研究人员对疏水溶剂化醇叔丁醇周围的氢键网进行了深入分析,他们采用醇类作为疏水分子的原型模型,同时综合了太赫兹光谱学和模拟的数据结果。

    在太赫兹光谱中,研究人员测量样品对太赫兹辐射的吸收情况,吸收光谱其实就提供了水分子网络的指纹。

    他们获得了分子周围水层的详细图片。“我们将最内一层称为HB-包裹层(HB-wrap),其中HB代表水-氢键,” Martina Havenith教授解释。最上层称为HB-水合2体积(HB-hydration2bulk),因为它描述与水体积的界面。结合起来,这两个层面的厚度其实有时还不及一层水分子厚。“有时,甚至一个水分子都横跨了两层。”

    内层更稳定

    当温度升高时,外层首先融化,HB-包裹层(HB-wrap)可以保持更长的完整时间。“由于溶质的疏水性,内层形成不同构型的自由度也较小,” Havenith教授继续解释到,“由于单个的水分子必须始终远离醇类,它们形成了一个二维的、松散的网络。” 外层的水分子有更多的移动自由,因此也有更多与其他水分子连接的可能;研究人员将这种现象称为大熵。

    这种相互作用与蛋白质的折叠过程以及药物与其目标分子之间的生物分子识别性息息相关。在这一个过程中,如何去理解水的角色,它起着至关重要的作用。

 
 

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