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J. Phys. Colloques
Volume 45, Numéro C7, Septembre 1984
Workshop on "Water"Structure and Dynamics of Water and Aqueous Solutions : Anomalies and their Possible Implications in Biology |
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| Page(s) | C7-151 - C7-159 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/jphyscol:1984716 | |
Structure and Dynamics of Water and Aqueous Solutions : Anomalies and their Possible Implications in Biology
J. Phys. Colloques 45 (1984) C7-151-C7-159
DOI: 10.1051/jphyscol:1984716
LOW FREQUENCY DYNAMICS IN WATER AND AQUEOUS SOLUTIONS OF ZnCl2 : A COMPARATIVE INVESTIGATION BY RAMAN, RAYLEIGH WING AND INELASTIC NEUTRON SCATTERING
M.P. Fontana1, G. Maisano2, P . Migliardo2, M.-C. Bellissent-Funel3 et A.J. Dianoux41 Istituto di Fisica and G.N.S.M., Parma, Italy
2 Istituto di Fisica and G.N.S.M., Messina, Italy
3 Laboratoire Léon Brillouin, CEN SaclayLaboratoire commun CEA, CNRS, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France
4 I.L.L., B. P. 156 X, 38042 Grenoble Cedex, France
Résumé
Nous présentons les résultats d'une étude (systématique) des spectres de vibrations à basse (ω ≲ 400 cm-1) et très basse (0.2 cm-1 ≲ ω ≲ 40cm-1) fréquences et de la dynamique structurale de l'eau et de solutions aqueuses de ZnCl2 (pour des concentrations s'étendant jusqu'à la saturation). Des techniques de diffusion inélastique de neutrons par temps de vol et de spectroscopie Raman ont été utilisées pour déterminer les distributions de fréquence dues aux vibrations et la dépendance en fréquence de la fonction de couplage Raman entre les états électroniques et les états vibrationnels des systèmes. Des temps de relaxation structurale ont été déterminés par diffusion de la lumière Rayleigh dépolarisée. Les résultats confirment que ces systèmes peuvent être considérés comme des "solides localement amorphes". La discussion est faite en termes d'amas localement ordonnés et dynamiquement corrélés dont la structure et la dynamique sont fortement influencées par le soluté et en particulier par l'action de celui-ci sur les liaisons hydrogène de l'eau.
Abstract
In this paper we report the results of a comprehensive investigation on the low ((ω ≲ 400 cm-1) and very low (0.2 cm-1 ≲ ω ≲ 40 cm-1) frequency vibrational and structural dynamics in water and aqueous solutions of ZnCl2 (for concentrations up to saturation). Time-of-flight inelastic neutron scattering and Raman spectroscopy were used to obtain the vibrational frequency distributions and the frequency dependence of the Raman electron vibration coupling function. Structural relaxation times were determined by depolarized Rayleigh wing scattering. The results, which confirm that these systems are best viewed as "locally amorphous solids", are discussed in terms of locally ordered, dynamically correlated patches in which structure and dynamics are strongly influenced by the solute, especially by its action on the water hydrogen bond.