采用中子散射和X射线散射研究了液态水在298~373 K温度范围内的结构,通过偏径向分布函数(PDF)、配位数分布(CN)、角分布(ADF)及空间密度分布(SDF)等讨论了温度对液态水结构的影响.整体来看,液态水具有“不规则四面体”氢键网络的短程有序结构,该有序度可延续到第三水合层.液态水分子的第一水合层中,围绕中心水分子约有4.8个水分子,然而其中仅有约3.3个水分子与中心水分子通过氢键相键合,约1/3进入到第一水合层的水分子并未与中心水分子直接键合,也正是这些间隙水分子的存在加剧了液态水结构的复杂性.温度对液态水的有序度存在一定的影响,在298~ 373 K的有限温度变化范围内,温度对液态水中氢键的键长、键角分布及第一水合层SDF的影响不大.从298K升温到373K,O(W)-O(W)距离仅增加0.03(A),氢键数目也仅有微小减少,温度对第二和第三水合层的影响则要显著很多.
種々の細孔径をもつメソポーラス物質MCM-41中に閉じ込めた水の熱挙動,構造,及びダイナミクスを,室温から170 Kにわたり,示差走査熱量測定(DSC),FTIR,X線回折(XD),準弾性中性子散乱(QENS),中性子スピンエコー(NSE)測定により調べた.DSC測定から,細孔径の減少とともに細孔水の凝固点・融解点は減少した.直径20 Aの細孔内では,水は170 Kまで液体として存在する.XD解析から,細孔内では毛管凝縮水の四面体構造はバルクに比べて大きく歪んでおり,細孔径が小さくなるにつれて顕著になることが分かった.QENS測定から,細孔内水の並進拡散運動は細孔径が小さくなるにつれて遅くなり,バルク水の値に比べておよそ半分である.細孔水の回転拡散の緩和時間と並進拡散の滞在時間の温度依存性は,いずれもArrhenius型を示した.NSE測定から,細孔径20 Aの細孔中の水の緩和時間は,220 K以上の温度範囲ではVTF式に従う挙動を示すのに対して,220 K以下ではArrhenius型の挙動を示し,動的クロスオーバーが存在することが明らかになった.