［本站讯］近日，山东大学（威海）空间科学与物理学院张鹏副教授在对水/冰的基础理论研究中取得新成果。自上世纪90年代，新兴的实验测试技术中子散射发现，水的常压固体形态Ih冰相中含有两个氢键振动峰以来，对它的认识在理论界已经争论了近20年，张鹏的研究率先澄清了这个问题并给出新见解，在对水/冰的基础理论研究中取得了重要的进展。
　　英国曼彻斯特大学的李济晨教授认为，冰晶体中相邻水分子的不同空间排列方式所产生的静电相互作用势是产生两种类型氢键的原因（发表在国际顶尖学术期刊《自然》上，1993年第365期，第327页）。基于最新的第一性原理密度泛函计算程序，张鹏分析了64个水分子体系的声子态密度，通过理论模拟发现，冰相中四种不同的相邻分子对空间构型中都含有两个氢键振动峰。虽然实际的常态冰相中，六角密堆积结构中的氢质子的空间分布是无序的，无法在试验室合成只具有李济晨教授归类的两个强氢键或两个弱氢键结构。但是，可以在计算机上建立该模型中只含有两个强氢键或两个弱氢键的晶体结构而不违反构型规则。理论计算发现，两种构型都出现了强、弱两个氢键振动峰。这从另一个侧面否定了两种氢键是因为两个相邻水分子间质子不同分布的物理模型。仔细分析分子内共价键的伸缩振动，发现 O-H 的对称和非对称伸缩振动都存在能级分裂，并且其分裂与分子间氢键的分裂相互关联。当分子间距变大，分子内能级分裂消失后，分子间氢键也合并为一个弱氢键振动。因此，张鹏提出新的物理模型为：由于高级振动的能级分裂，使得一个氧原子所连接的分子内氢氧键和分子间氢键耦合出两种振动模式，即强的分子内共价键连接一个弱的分子间氢键，反之亦然。 
　　该成果先后发表在2012年7月美国化学物理领域的顶级期刊 The Journal of Chemical Physics （DOI: 10.1063/1.4736853）和2013年2月英国皇家化学学会的网络版期刊 RSC Advances 上（DOI: 10.1039/C3RA40317C）。文章发表之后，美国伊利诺伊大学一课题组予以引用，并通过自己的方法佐证了这一结论。英国曼彻斯特大学课题组也通过模拟高压冰相分析振动频谱，验证了这一结果。