ИСТИНА

Возбуждение колебаний нескольких мостиковых протонов в кластерах воды, при котором возникает вероятность смещения протонов от одной молекулы воды к другой, может приводить как к обращению направления водородных связей при сохранении незначительно поляризованной структуры в целом, так и к образованию заряженных фрагментов H_3O^+ и OH^-. Вероятность обоих процессов определена конфигурацией ближайшего окружения возбужденного фрагмента структуры и локальной координацией молекул воды в пределах данного фрагмента. Особый интерес представляют процессы, реализуемые в кольцевых фрагментах с регулярно упорядоченными водородными связями. Согласно результатам молекулярно-динамического моделирования и квантовохимических расчетов, такие фрагменты формируются как в жидкой воде, так и в сольватных оболочках ионов. В данной работе проанализированы индивидуальные кластеры воды (H_2O)_n и аквакомплексы ионов лития, натрия и хлора Li^+(H_2O)_n, Na^+(H_2O)_n и Cl^-(H_2O)_n, включающие кольцевые четырех-, пяти- и шестимолекулярные фрагменты (H_2O)_k как с упорядоченными, так и с неупорядоченными водородными связями. Оптимальные структуры кластеров и комплексов определены в рамках теории возмущений Меллера-Плессета (MP2), со стандартным двухэкспонентным базисом 6-31G, дополненным поляризационными и диффузными функциями на всех ядрах (6-31++G(d,p)). В этом же приближении проанализированы одномерные сечения поверхностей потенциальной энергии систем вдоль эффективных масс-взвешенных координат, отвечающих согласованному перемещению протонов в выбранных кольцевых фрагментах. Построенные одномерные потенциалы аппроксимированы линейными комбинациями аналитических функций. Решение соответствующих одномерных модельных квантовомеханических задач позволило определить энергии и функции собственных состояний систем. Взаимодействие с излучением рассмотрено в рамках метода квазиэнергии и когерентного воздействия внешнего электромагнитного поля с определенной частотой в нескольких спектральных интервалах. Показано, что различие в донорно-акцепторных свойствах молекул, входящих в состав колец, приводит к различной вероятности образования разного числа ионизованных фрагментов структуры воды. При этом на взаимное расположение молекул непосредственно влияют посторонние ионные частицы, существенно изменяющие характер эффективной координаты процесса. С увеличением числа ионизованных фрагментов, формирующихся при активации кластера, снижается вероятность процесса в целом. При этом вероятность определенного возбуждения системы зависит от частоты внешнего поля и, как следствие, от числа возникающих промежуточных состояний, а вероятность формирования ионов в существенной степени определена строением соседних кольцевых фрагментов структуры.