渗透剂广泛存在于生物体内,起到调节渗透压、影响蛋白质活性等重要作用。它与水分子的相互作用机理一直是一项备受关注而又长期存疑的科研挑战。为了探究渗透剂与周围水分子间的作用机理,本论文从O:H—O氢键协同弛豫的全新角度,利用拉曼光谱、接触角、溶液黏度及电导率等测试手段,结合差分声子计量谱学方法,分析了甘氨酸类与尿素类有机渗透剂以及氯化钾、溴化钾、氯化钙、溴化钙无机渗透剂等几种典型渗透剂的水合作用机理。明确了渗透剂溶质对溶剂氢键网络的影响差异。论文的主要研究结果概括如下:(1)甘氨酸及其烷基衍生物类渗透剂分子对溶剂水分子产生极化效应,主要源自有机分子的非均匀分布电荷导致的分子极化电场。极化使H—O共价键声子蓝移,O:H非键声子红移,并增强溶液黏度。同时,有机分子上的氢质子与周围水分子形成H?H反氢键,破坏氢键网络、降低溶液表面张力。随着甲基数目增加,分子的极化能力增强,溶液表面张力减弱,黏度增加。(2)尿素类渗透剂分子极化能力较甘氨酸类分子弱,但较易与H—O悬键形成氢键,这与尿素分子上孤电子对分布较分散、分子偶极矩较小、分子偶极场较弱有关。但甲基数目的增加会使得分子的极化能力增强,使溶液表面张力减弱、黏度增加。(3)无机盐类的渗透剂对周围水分子的极化效应主要源自于盐离子电场。极化使H—O共价键声子蓝移,O:H非键声子红移,增强溶液表面张力及电导率。基于差分声子计量谱分析,分离了阴、阳离子对水分子的极化效果,发现:阴离子极化能力强于阳离子;阳离子极化能力随离子半径增大而略有增加。同时,水分子对离子也存在不同程度的屏蔽作用。此外,一价与二价盐离子对水分子氢键网络的影响存在明显差异。除离子本身的差异外,离子浓度也是影响溶液物性的重要因素。