[发明专利]微团簇液体以及制备和使用它们的方法

说明书

                       相关申请

根据35USC§119(e)(1)，本申请要求先前于1999年10月26日提交的美国临时申请60/161,546的优先权权益。上述申请的全部内容及所有目的在此完全并入引作参考。

                       发明领域

概括性讲，本发明涉及微团簇液体和制备与使用它们的方法。本发明提供了制备微团簇液体的方法以及使用它们的方法。

                       发明背景

水由水分子个体组成，这些水分子之间通过氢键彼此键合形成团簇，它们可表征为五类：非键合分子，由五个准四面体排列的水分子组成的四面体氢键键合分子和通过1、2或3条氢键与团簇连接的界面连接分子(USP 5,711,950，Lorenzen；Lee H.)。这些团簇然后可形成由不同数量的这些微团簇分子组成的更大阵列，其中通过远距离的弱范德华引力和一种或多种下述力维持这种阵列：(1)偶极-偶极相互作用，即两个具有永久偶极矩的分子之间的静电引力；(2)偶极-诱导偶极相互作用，其中一个分子的偶极极化相连分子；和(3)由于原子中的瞬时偶极产生的小色散力。在正常条件下，四面体微团簇是不稳定的，通过搅动再形成更大的阵列，从而赋予伦敦力以克服范德华力。色散力起因于两个水分子相互接近时的相对位置和距离，并且导致它们独特的信封式原子内分子轨道构型发生扭曲。每一分子抵抗这种扭曲导致抗继续扭曲的力增加，直至达到最大点，此时伦敦诱导力开始起作用。如果这些分子的速率足够高，足以使它们在等于范德华半径的距离彼此相互接近，则水分子之间就会结合。

目前需要一种能有效分级大分子阵列液体的方法。此外，还需要用于消耗、医药和化学过程的小分子(如微团簇)水。

                      发明概述

本发明人业已发现，通过空化作用形成分级或微团簇分子(如理论四面体微团簇水)可以裂解通过例如各种不同的静电和范德华力形成大分子阵列的液体(如水)。本发明人还进一步发现了利用范德华斥力稳定新产生的微团簇水的方法。该方法包括冷却微团簇水到需要密度，其中微团簇水随后可以充氧。将微团簇水趁冷装瓶。另外，通过在微团簇水为稠密状态(即冷却状态)下装满瓶子和封口，伦敦力通过降低搅拌速率而减弱，这况情形可以发生于半充满瓶内，从而对溶液中的溶解气体(如氧气)提供了分压，由此当在40-70度华氏温度下贮存时能够稳定微团簇约6-9个月。

本发明提供了生产微团簇液体如水的方法，该方法包括空化作用液体，使液体中夹杂的溶解气体形成大量空泡；将包含大量空泡的液体进行减压，其中压力的降低导致大的液体分子矩阵裂解成小液体分子矩阵。在另一实施方案中，液体基本上不含矿物质，而且可以是同样基本上不含矿物质的水。该实施方案提供了一种重复进行直至水达到约140℃(约60℃)的方法。通过加压液体至第一压力，然后迅速减压至第二压力形成空泡可以获得空化作用。加压可以使用泵来实现。在一个实施方案中，第一压力约为55psig至大于120psig。在另一个实施方案中，第二压力约为大气压力。进行上述实施方案，压力变化导致大量空泡内爆或爆裂。压力变化产生能解离局部原子并以不同的键角和键强再形成原子的等离子体。在另一实施方案中，冷却液体到约4℃-15℃。再一实施方案包括向微团簇液体中供入气体，例如其中的气体为氧气。在另一实施方案中，供入氧气约5-约15分钟。