Четверг 03 июля 2025 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Новая теоретическая разработка проясняет электронную структуру воды


Новая теоретическая разработка проясняет электронную структуру воды

Понедельник, 26 Февраля 2024 23:15

Нет сомнений в том, что вода имеет большое значение. Без нее жизнь никогда бы не началась, не говоря уже о том, чтобы продолжаться сегодня, не говоря уже о ее роли в самой окружающей среде, поскольку океаны покрывают более 70% Земли.

 

Но, несмотря на свое повсеместное распространение, жидкая вода обладает некоторыми электронными сложностями, которые уже давно озадачивают ученых в области химии, физики и технологий. Например, сродство к электрону, т. е. стабилизация энергии, которой подвергается свободный электрон при захвате водой, остается плохо изученным с экспериментальной точки зрения.

 

Даже самая точная на сегодняшний день теория электронной структуры не смогла прояснить картину, а это означает, что важные физические величины, такие как энергия, с которой электроны из внешних источников могут быть инжектированы в жидкую воду, остаются неуловимыми. Эти свойства имеют решающее значение для понимания поведения электронов в воде и могут играть роль в биологических системах, экологических циклах и технологических приложениях, таких как преобразование солнечной энергии.

 

В недавнем исследовании ученые EPFL Алексей Таль, Томас Бишофф и Альфредо Паскарелло добились значительных успехов в расшифровке загадки. Их исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, рассматривает электронную структуру воды с использованием вычислительных методов , выходящих за рамки самых передовых сегодняшних подходов.

 

Исследователи изучали воду, используя метод, основанный на «теории возмущений многих тел». Это сложная математическая структура, используемая для изучения взаимодействий нескольких частиц внутри системы, таких как электроны в твердом теле или молекуле, и изучения того, как эти частицы влияют на поведение друг друга, не изолированно, а как часть более крупной взаимодействующей группы.

 

Проще говоря, теория возмущений многих тел — это способ расчета и прогнозирования свойств системы многих частиц с учетом всех сложных взаимодействий между ее компонентами.

 

Но физики доработали теорию с помощью «вершинных поправок»: модификаций теории возмущений многих тел, которые объясняют сложные взаимодействия между частицами за пределами простейших приближений.

 

Вершинные поправки уточняют теорию, принимая во внимание, как эти взаимодействия влияют на энергетические уровни частиц, например, на их реакцию на внешние поля или на их собственную энергию. Короче говоря, вершинные поправки приводят к более точным предсказаниям физических свойств в системе многих частиц.

 

Моделирование жидкой воды является особенно сложной задачей. Молекула воды содержит один атом кислорода и два атома водорода, и ключевую роль играют как их тепловое движение, так и квантовая природа их ядер. Принимая во внимание эти аспекты, исследователи точно определили электронные свойства воды, такие как ее потенциал ионизации, сродство к электрону и запрещенная зона. Эти результаты необходимы для понимания того, как вода взаимодействует со светом и другими веществами на электронном уровне.

 

«Наше исследование энергетических уровней воды согласовывает теорию высокого уровня с экспериментом», — говорит Альфредо Паскуарелло. Алексей Таль далее подчеркивает важность новой методологии: «Благодаря расширенному описанию электронной структуры мы также смогли получить точный спектр поглощения».

 

Результаты имеют дополнительные последствия. Теоретические разработки, примененные командой EPFL, закладывают основу для нового универсально применимого стандарта для достижения точной электронной структуры материалов. Это обеспечивает высокопрогностический инструмент, который потенциально может революционизировать наше фундаментальное понимание электронных свойств в науке о конденсированных средах, а также найти применение в поиске свойств материалов с конкретными электронными функциональными возможностями.

 
 

 
Николаева Мария Опубликовано в Наука   Теги Новости
Читайте также
Найден пропавший тысячелетие назад гимн Вавилону Найден пропавший тысячелетие назад гимн Вавилону В ходе сотрудничества с Багдадским университетом Энрике Хименес из LMU заново открыл текст, который был утерян тысячу лет назад. Статья об этом открытии опубликована в журнале Iraq. «Это захватывающий гимн,…
Природная защита лисичек: грибы, в которых насекомые не выживают Природная защита лисичек: грибы, в которых насекомые не выживают Ярко-жёлтые лисички, знакомые каждому грибнику, давно славятся своей чистотой — в них почти никогда не бывает червей. По информации, представленной пресс-службой ГБУ ВО "Дирекция ООПТ", эти грибы не интересуют ни…
Первые окаменелости гомининов обнаружили в затопленной части Азии Первые окаменелости гомининов обнаружили в затопленной части Азии При строительстве искусственного острова у берегов Индонезии были обнаружены первые останки Homo erectus, которые извлекли со дна затонувшего участка суши Сундаланд. Последний является частью Зондского шельфа. Об этом изданию Daily…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 69 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 69 украинских БПЛА Средства ПВО за ночь уничтожили 69 украинских беспилотников над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО уничтожены 69 украинских беспилотных летательных аппаратов…
В Липецкой области из-за падения обломков дрона на частный дом погибла женщина В Липецкой области из-за падения обломков дрона на частный дом погибла женщина Обломки беспилотника упали на частный дом в Липецкой области, женщина погибла. Еще два человека ранены, сообщил губернатор региона Игорь Артамонов. "Обломки беспилотника упали на частный жилой дом в Липецком районе.…
Президент Южной Кореи заявил, что его страна может объединиться с Северной Кореей Президент Южной Кореи заявил, что его страна может объединиться с Северной Кореей Республика Корея должна стремиться к мирному объединению, Юг и Север "могут объединиться и через сотни лет", если сохранят национальную общность. Об этом заявил президент Республики Корея Ли Чжэ Мён. "В…
Тема дня
Ближневосточная трагедия быстро превратилась в фарс Ближневосточная трагедия быстро превратилась в фарс

Все выглядело, как начало третьей мировой. В конфликт вовлекается Америка. Ракеты выпущены с подводн...

Фото
Несколько новых видов пятнистых и полосатых гекконов обнаружены в Камбодже Несколько новых видов пятнистых и полосатых гекконов обнаружены в Камбодже

Среди неисследованных известняковых холмов Камбоджи спрятан ряд карстовых образований. Эти неизведан...

Опрос

Какое время продлится напряженность в отношениях между Россией и Азербайджаном?

 

Анекдот дня

Когда телефон был привязан к стене, люди были свободны...

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

КАК ЗАРАБОТАТЬ НА ИИ ЕСЛИ ТЫ НЕ ПРОГРАММИСТ?
ПРОФЕССИИ, КОТОРЫЕ ВЫМРУТ ЧЕРЕЗ 5 ЛЕТ И ЧТО С ЭТИМ ДЕЛАТЬ?
Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".