密度检测用于水异常的检测

众所周知，水密度随温度的变化是反常的。然而，目前对这一现象的原因仍缺乏共识。

使用Eu³⁺发光离子作为探针，研究了水分子在最大密度温度附近的排列变化。水密度反常引起Eu³⁺离子第一配位球水分子排列的微小变化，影响了Eu³⁺离子发射光谱和强度衰减时间随温度的变化。据我们所知，这是第一次用发光材料探测到水密度反常的影响。

根据这些实验结果，我们可以推断，对于水和重水，这种反常现象可能是由于分子间氢键长度随温度变化而引起的。对于Eu³⁺在D₂O中溶解的情况，强度衰减时间随温度的变化比在H₂O中的情况更明显。这一参数的变化主要由非辐射去激发率的温度依赖性决定^[4]。

然而，同样清楚的是，密度异常也影响着Eu离子在D₂O中从5D₀能级开始的强度衰减时间，因为有一个明显的扭结，当温度高于10℃时，斜率下降了69。然而，在研究的现阶段，从强度衰减时间随温度的变化中提取更多的结论或解释为什么它受到反常的影响并不容易。

总之，Eu³⁺离子首次证明了H₂O和D₂O的密度反常对发光体系的影响。本文报道的结果提供了一些关于引起水和重水密度反常温度依赖的基本机制的信息。5D₀→-7F₀跃迁的发射光谱分析表明，Eu³⁺离子与其第一配位球上的配体之间的距离随温度的变化而变化。

在密度异常温度以下，欧氏环境似乎随着温度的升高而收缩，而在密度异常温度以上，环境随着温度的升高而膨胀。这种对实验结果的解释使我们可以推断，在达到最大密度温度之前，连接水分子的氢键长度会随着温度的升高而减小，反之，在反常温度以上，氢键的长度会随着温度的升高而增加。

这表明，在文献^[1-3]中发现的关于密度反常原因的不同假设中，考虑氢键长度随温度的变化可能是更合适的假设。

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