Dinâmica intermolecular ultrarrápida da água líquida: Um estudo teórico sobre espectroscopia infravermelha bidimensional

As propriedades físicas e químicas da água líquida são dominadas pela estrutura e dinâmica das ligações de hidrogênio. Estudos recentes sobre espectroscopia vibracional não linear do movimento intramolecular forneceram novas perspectivas sobre a dinâmica ultrarrápida das ligações de hidrogênio. No entanto, nossa compreensão da dinâmica intermolecular da água ainda é limitada. Investigamos teoricamente a dinâmica intermolecular da água líquida em termos de espectroscopia infravermelha bidimensional (2D IR). O espectro 2D IR da região de frequência intermolecular (<1000 cm(-1)) é calculado utilizando o método híbrido de dinâmica molecular em equilíbrio e fora do equilíbrio. Encontramos a perda ultrarrápida da correlação do movimento de libração com a escala de tempo de aproximadamente 110 fs. Também foi encontrado que o relaxamento de energia do movimento de libração para o movimento de baixa frequência ocorre com uma escala de tempo de cerca de 180 fs. Analisamos o efeito do movimento de translação dificultada nessas dinâmicas ultrarrápidas. Mostra-se que tanto a modulação de frequência do movimento de libração quanto o relaxamento de energia da libração para o movimento de baixa frequência diminuem significativamente na ausência do movimento de translação dificultada. O resultado atual revela que o acoplamento anarmônico entre os movimentos de translação dificultada e libração é essencial para a dinâmica de relaxamento ultrarrápido na água líquida.