Пятница 27 февраля 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   Теги Новости
Читайте также
Сверхюпитеры бросают вызов пределам размеров планет Сверхюпитеры бросают вызов пределам размеров планет Наша Солнечная система является домом для огромного разнообразия планетных тел, насчитывая восемь планет, пять официально признанных карликовых планет и почти 1000 подтвержденных спутников. Восемь планет включают четыре каменистые (земные) планеты…
Nature: эксперты озвучили ситуацию, когда холестерин спасает жизнь Nature: эксперты озвучили ситуацию, когда холестерин спасает жизнь В нашем организме много парадоксального, и понятия пользы/вреда часто оказываются относительными. Что ещё раз подтвердило исследование ученых из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета, раскрывшее одну из малоизвестных граней работы холестерина.…
PNAS: Через 100 лет учеными завершена фундаментальная теория Шредингера PNAS: Через 100 лет учеными завершена фундаментальная теория Шредингера Уточнена и математически завершена теория восприятия цвета, предложенная почти сто лет назад физиком Эрвином Шредингером. Специалисты Лос-Аламосской национальной лаборатории показали, что оттенок, насыщенность и светлоту можно вывести из геометрической структуры…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Ночь на 26 февраля: дроны над Россией, воздушная тревога на Украине Ночь на 26 февраля: дроны над Россией, воздушная тревога на Украине В ночь на 26 февраля Вооруженными силами РФ пресечены попытки украинских вооружённых сил совершать атаки с использованием беспилотников самолетного типа на ряд объектов на российской территории. О деталях рассказало сообщение,…
Сколько иностранных наемников ежемесячно прибывает в ВСУ, рассказало ТАСС Сколько иностранных наемников ежемесячно прибывает в ВСУ, рассказало ТАСС Порядка 600 иностранных наемников каждый месяц подписывают контракт с украинскими Вооруженными силами (ВСУ). Об этом агентство ТАСС сообщило, сославшись на официальную информацию рекрутингового центра иностранных наемников (Foreign recruitment centre, FRC).…
Президент России на Форуме будущих технологий сделал акцент на биоразработках Президент России на Форуме будущих технологий сделал акцент на биоразработках Президент России Владимир Путин вчера выступил на пленарном заседании Форума будущих технологий, состоявшегося в Москве. Основной темой его речи стало развитие биотехнологий и биоэкономики в стране. Основные тезисы этого выступления…
Тема дня
Зеленский против Лукашенко или Киев повышает ставки, развязывая новый фронт борьбы с Белоруссией Зеленский против Лукашенко или Киев повышает ставки, развязывая новый фронт борьбы с Белоруссией

Агонизирующие диктаторы перед своим концом всегда стремятся найти какие-то дополнительные рычаги сох...

Фото
IJPEST: У вспышек на Солнце выявили ещё одну серьёзную опасность для землян IJPEST: У вспышек на Солнце выявили ещё одну серьёзную опасность для землян

Физиками из Киотского университета разработана теоретическая модель, по которой возмущения в ионосфе...

Опрос

Получат ли США Гренландию?

 

Анекдот дня

Когда вам покажется, что вы не справитесь, вспомните, что вы из поколения, которое писало сочинения на три страницы. Из головы! Ручкой на большой перемене!

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.

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)".