Liaisons hydrogène (HBs), les principales interactions intermoléculaires, sont par nature fluctuants.

Élucider les couplages dynamiques des liaisons hydrogène reste un défi pour les études spectroscopiques de systèmes en vrac, car leurs signatures vibrationnelles sont masquées par les effets collectifs de la fluctuation de nombreuses liaisons hydrogène.

Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Jiang Ling de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences et leurs collaborateurs ont identifié la signature vibrationnelle du couplage dynamique d'une forte liaison hydrogène. L'étude a été publiée dans le Journal des lettres de chimie physique le 26 février.

L'étude a révélé que les couplages dynamiques provenaient d'une forte résonance de Fermi entre les tronçons d'OH à liaison hydrogène et plusieurs mouvements du solvant eau/méthanol, comme la traduction, balancement, et flexion. Il a également mis en évidence un modèle général pour élucider le couplage dynamique de la liaison hydrogène dans les systèmes atmosphériques et biologiques.

Basé sur la spectroscopie infrarouge utilisant un laser à électrons libres ultraviolet sous vide accordable (VUV-FEL), l'équipe de recherche a démasqué les signatures vibrationnelles des couplages dynamiques dans les complexes neutres triméthylamine-eau et triméthylamine-méthanol, en tant que modèles microscopiques avec une seule liaison hydrogène contenant deux molécules.

La large progression des pics d'étirement OH avec une modulation d'intensité distincte sur ~700 cm ^-1 a été observée pour la triméthylamine-eau, tandis que la réduction spectaculaire de cette progression dans le spectre triméthylamine-méthanol a offert des preuves expérimentales directes pour les couplages dynamiques.

Des calculs de mécanique quantique ont révélé que de tels couplages dynamiques provenaient d'une forte résonance de Fermi entre les tronçons d'OH à liaison hydrogène et plusieurs mouvements du solvant eau/méthanol, comme la traduction, balancement, et flexion.