Понедельник 19 октября 2026 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
Читайте также
Крошечные человеческие «мини-мозги» показывают будущее биогибридных компьютеров Крошечные человеческие «мини-мозги» показывают будущее биогибридных компьютеров Человеческий мозг — настолько эффективный компьютер, что наши лучшие попытки с использованием проводов и кремния даже близко не приблизились к его уровню. Но что, если бы мы могли использовать мощь…
У кошек и их владельцев есть гормональная взаимосвязь, улучшающая настроение  У кошек и их владельцев есть гормональная взаимосвязь, улучшающая настроение  Действительно ли ваша кошка улучшает качество вашей жизни? На этот вопрос многие владельцы кошек с энтузиазмом ответят утвердительно, в то время как любители собак будут смотреть на него со скептицизмом.…
Кораллы быстро восстанавливаются после обесцвечивания, соприкасаясь с клоном Кораллы быстро восстанавливаются после обесцвечивания, соприкасаясь с клоном Когда кораллы обесцвечиваются во время жары и выбрасывают свои симбиотические водоросли, это обычно означает либо гибель кораллов, либо медленное восстановление в течение месяцев или лет. Но ученые, работающие независимо друг…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России уничтожили 610 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России уничтожили 610 украинских БПЛА Российские средства ПВО перехватили и уничтожили 610 украинских БПЛА над регионами РФ за ночь. Об этом сообщили в Минобороны России. "С 20:00 мск 16 октября текущего года до 08:00 мск…
Шуваев: в Белгородской области из-за атак ВСУ за сутки пострадали шесть человек Шуваев: в Белгородской области из-за атак ВСУ за сутки пострадали шесть человек Шесть человек получили ранения в результате ударов ВСУ по территории Белгородской области за сутки, сообщил губернатор региона Александр Шуваев в "Максе". "В Шебекинском округе пострадали шесть человек. Двое из них…
ВСУ без крупнейших металлургических предприятий. Что известно об ударах ВС РФ по объектам на Украине ВСУ без крупнейших металлургических предприятий. Что известно об ударах ВС РФ по объектам на Украине Вооруженные силы РФ нанесли массированный удар по металлургическим комбинатам, трансформаторному предприятию и объекту энергетики Украины в городах Кривой Рог, Запорожье и Житомир. Объекты использовались в интересах ВПК Украины и ВСУ.…
Тема дня
Выборы в Конгресс США ломают вековые политические традиции  Выборы в Конгресс США ломают вековые политические традиции 

Чуть больше двух недель остается до выборов в Конгресс США. Аналитики сходятся во мнении, что если в...

Фото
Помимо поглощения звезд, черные дыры могут уничтожать пригодные для жизни миры Помимо поглощения звезд, черные дыры могут уничтожать пригодные для жизни миры

Новые исследования показывают, что разрушительный аппетит черных дыр может простираться далеко за пр...

Опрос

Останется-ли Сербия дружественной России страной?

 

Анекдот дня

Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!

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.

Популярные новости
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)".