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近年来水分子簇结构与功能的研究已经成为当今科学前沿的热点之一，针对它的进一步可望为深层次揭示化学、化工传质和生命科学等领域的本质问题提供有利工具。

本篇文章概述了近二十年来关于水分子簇理论及实验研究的发展状况，归纳出4种改变水分子簇内部结构的方法，包括外加电场、外加磁场、激光辐射和直接加热法，并对其改变水分子簇结构的作用原理进行了阐述。

针对当前各类化工传质及药物释放过程中水所担当的重贾角色，从微观角度入手，研究因为水分了簇结构的变化面对化工传质及药物释放产生的影响。

首先通过磁场、远红外等外加作用，改变水分子簇结构，并通过比较其红外光谱、电导率、粘度、表面张力等物化性质的变化来验证其团簇结构的变化。

其次，选取山乙酸、水和四氯化碳组成的萃取体系，用分了簇结构发生变化的水作萃取剂，从四氯化碳中萃取溶解的乙酸。结果表明水在经过上述作用后其溶解、扩散能力有了显著增强。

第三，以水杨酸为模型药物研究分子簇结构发生变化的水对药物释放过程的影响。在实验中发现药物总的释放量和释放速率都有不同程度的提高。

第四、针对药物释放过程建立理论模型，并将由实验数据拟和的动力学方程与理论模型相比较，各动力学方程与模型方程相吻合。

水是大自然赋予我们的宝贵资源，也是人类赖以生存的必要条件。从人体构成上来看，水是构成人体最多的物质，已测定出一个成人含水量占体重的65%，而两个月的婴儿则为91%。水对人体而言的生理功能是多方面，而体内发生的一切化学反应都是在介质水中进行，没有水，养料不能被吸收:氯气不能运到所需部位:养料和激素也不能到达它的作用部位。因此，水对人的生命是至关重要的物质。

同样，在以水为介质的各类化工过程中(如精馏、萃取、吸收、蒸发等)，水对其中的质量、热量及动量传递也起着重要作用。这要归功于水的诸多功能:首先，水是一种良好的溶剂，它能够溶解许多元素、矿物质和有机物质;其次，水提供了各种化学反应及化工传递过程进行的场所，在水中可以进行各种复杂的反应，如电化学反应、氧化还原反应等，还可以发生溶解、扩散、胶溶、沉淀等物理作用。

研究证明:水是以分子团的结构存在的，水分子间依靠氛键形成的分子团稳定存在时间只有10^(-12)秒左右，是一种动态结合既不断有水分子加入某个水分子团，同时又有水分子离开水分子团。而水分子团大小只是个平均数，且随时因受到环境状态的变化而发生变化。

进入九十年代以来，美国加州大学Berkeley实验室首先设计了远红外振转隧道光谱仪，能够清晰观测到分子间的振转谱线，为深层次研究水分子簇的微观结构开辟了一条崭新的途径。在验证动态水分子簇存在的基础上，第一次利用半经验半计算的方法对水分子簇的研究，为弄清分子间的细节情况提供了理论和实验依据。随着复杂范德华力簇的研究成为可能，水分子微观结构。分子间及簇间相互作用力、分子簇间传递行为已成为簇科学中非常活跃的研究领域。

在改变水分子簇结构的基础上，对萃取传质和药物释放行为进行了较为深入的研究。从改变水分子簇微观结构入手，采用磁场、微波、红外、冷冻等外加作用，完成水分子族结构的改变，进而将其应用于乙酸的萃取及水杨酸的释放过程，较

为系统地研究了水分子簇结构改变对化工传质及药物释放带来

的影响。

水的微观团簇结构改变后，它的许多物理化学性质如电导率、渗透压、表面张力、粘度、光谱化学位移等均有不同程度的变化。水分子簇体积变小，水的溶解、渗透、扩散能力均有所增强，从而促进了萃取及药物释放过程的进行，提高了萃取率和药物的释放量。

尽管本文从一个崭新的角度研究了水分子簇结构对传质的影响规律，但这所揭示的仅仅是冰山的一角，更深层次的理论和实验研究还有待后续深入进行。我们希望此项研究能够起到抛砖引玉的作用，以利于广大学者在水分子簇结构与功能这一科学热点上有更大的突破和作为。

很久以来，水就一直受到人们的重视，这不仅仅是因为它在地球上大量存在，还因为它对生命的存在与延续所起到的重大作用。水具有许多特殊的物理化学性质:(1)在4℃时密度最大:(2)冰融解时体积减小;(3)在通常状况下，水是比热最大的一种液体(每千克水在升高或降低1℃时需吸收或放出焦耳的热量);(4)高的介电常数;(5)随着压力的增加液体的流动性增加;(6)具有输运H和OH的高运动性。水的这些特性及其在生物体中发挥的重要作用使程学家进行了长期的研究工作。

近半个世纪以来，针对水的研究多集中在分子水平上。自从红外光谱与激光技术运用于分子结构的研究以来，水的微观结构及其功能一直是人们研究的热点12-5。但这些研究多针对于单个水分子结构及各类振动、转动及隧道光谱的计算，而在通常状况下，水是以分子簇的形式存在的。根据热力学的计算，如果水是以单个分子存在，水的熔点应为-℃，沸点为-85℃，而实际上水的熔点为0℃，沸点℃。根据物质的熔点、沸点随分子量增大而提高的性质，说明水在固、液态时并不是以单个分子存在，而是以水分子簇的形式存在。早在年，Dykel6)就利用红外光谱测试验证了理论预测的二元水结构。随着光谱科学和微观测试技术的发展以及分子轨道理论的介入，使水分子簇结构的研究进入了量子时期，各种相关理论和计算方法相继出现(如从头计算法17.81、蒙特卡罗模拟、密度函数理论DFT[10]等等)，从而揭示了液态水分子簇存在的结构、稳定能量、力学机制等特点。近年来，微观测试技术水平的不断提高，特别是美国加州大学Berkely实验室的远红外振转隧道光谱(FIR-VRT)技术和Berkeley可调远红外激光隧道光谱仪[11.12]的出现，使液态水分子簇的研究又有了新的进展。弘宝晟原系列产品：搜索预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
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