由于1月16日在Nature Communications上發表的一篇文章，這個長達數十年的問題現在得到了答案。該研究是芝加哥大學，能源部(DOE)Argonne和Lawrence Livermore National的研究人員合作的成果。實驗室和加州大學圣地亞哥分校。

由于1月16日在Nature Communications上發表的一篇文章，這個長達數十年的問題現在得到了答案。該研究是芝加哥大學，能源部(DOE)Argonne和Lawrence Livermore National的研究人員合作的成果。實驗室和加州大學圣地亞哥分校。

芝加哥大學分子工程研究所的Liew家庭教授，阿貢的高級科學家Giulia Galli教授說，到目前為止，科學家們在想要通過實驗測量水的電子親和力時面臨技術挑戰。

“文獻中引用的大部分結果都是實驗數字，實際上是通過將一些測量數量與粗略的理論估計值相結合而得到的值，”她說。

另一方面，由于直接模擬相互作用的困難和高計算成本，準確的理論測量已經無法實現，加州大學圣地亞哥分校教授Francesco Paesani說，該研究的合著者多年來一直致力于為液態水建模提供準確的潛力。

Paesani開發的水分子之間的相互作用潛力被用來模擬液態水和水的表面結構。一旦獲得結構，Galli團隊開發的用于研究物質激發態的高度精確的理論方法和軟件被用于理解當電子注入水中時會發生什么。

從根本上說，研究人員試圖了解電子是否存在于液體中并最終參與化學反應。中心問題是，“液體是否會立即與電子結合?”

研究人員發現電子與水結合; 然而，它的結合能比以前想象的要小得多。這促使研究人員重新審視了許多公認的水電子親和力數據和模型。

Galli和她的同事多年來開發了本研究中使用的興奮狀態的方法，與來自Lawrence Livermore的TA Pham和來自Argonne的Marco Govoni合作，兩人都是本研究的共同作者。

“使用開發用于研究現實系統中興奮狀態現象的軟件(命名為無空狀態或WEST)和阿貢領導計算設施(ALCF)，我們終于能夠為足夠大且時間足夠長的樣本生成數據。研究液態水的電子親和力，“Govoni說。

“我們發現在表面和大量液體中的親和力之間存在很大差異。我們還發現了與文獻中接受的值不同的值，這促使我們重新審視水中電子的完整能量圖，“Pham補充道。

這一發現對于尋求從根本上理解水的性質的科學家以及想要描述水溶液中還原/氧化反應的科學家都有重要的影響，這些反應在化學和生物學中廣泛存在。

特別是，科學家們在篩選用于光電化學電池的材料時經常使用有關水的能量水平的信息。對水電子親和力的可靠估計(該研究的研究人員提供了大量水及其表面)將有助于科學家建立更穩健，更可靠的計算協議，并改進材料的計算篩選。