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过去几十年以来,水的问题一直是人类未解决的最大难题之一,为各领域的科研人员所研究。水分子结构表面上看似简单,但从分子层面的结构来讲极其复杂,特别是在与其他分子相互作用的情况下。拉曼光谱则是探究水分子和其他分子相互作用时所呈现的结构与性质的一种高效手段。自从激光问世以来,拉曼散射相比以前有了更为广阔的发展,为物质结构和其性质的探索提供了一种崭新的方式。本文根据拉曼散射的基本原理,深入研究了氢氧根离子(OH-)和含氢-氧的官能团(乙醇--OH和二氧化硅表面-SiOH)对水分子结构与性质的影响。(1)首先,运用自发拉曼探测不同浓度下的NaOH溶液对水分子结冰的影响。由于NaOH产生的电场与氢键的相互作用,导致其在不同浓度和不同温度的条件下形成了不同的冰结构和发生相变,并且由于NaOH的作用,导致所有浓度的溶液在低温情况下都出现了3524、3580和3624 cm-1这三个峰。其次,利用532 nm的Nd:YAG脉冲激光分别作用于水、重水以及低浓度的NaOH溶液。实验发现,由于氢的量子效应导致水与重水在相同脉冲能量下形成了不同的冰相。当在水里加入少量的NaOH时,因为NaOH中和了水中的氢离子,所以水就会形成与重水相同的冰相。(2)首先,实验利用自发拉曼研究了水分子与乙醇的相互作用。实验发现水分子3615 cm-1处的峰位在混合比例为0.2时消失;同时,乙醇的拉曼峰位在0.2时发生突变。这表明乙醇通过羟基形成的氢键可以加强水分子中的氢键结构以及改变二者的缔合结构。其次,我们利用自发拉曼研究了水分子与硅醇基的相互作用。其结果表明,由于二氧化硅表面(大量的硅醇基)的电场和氢键相互作用导致水分子形成了冰Ih相;同时,水分子在二氧化硅表面形成双层结构。