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.
 Издание Circulation озвучило простой способ улучшения работы сердца
			В условиях ускорения современного ритма жизни все чаще нарушаются естественные суточные циклы организма, что негативно отражается на здоровье сердца и системы обмена веществ. Эксперты Американской ассоциации сердца (AHA) выпустили очередное…
			Издание Circulation озвучило простой способ улучшения работы сердца
			В условиях ускорения современного ритма жизни все чаще нарушаются естественные суточные циклы организма, что негативно отражается на здоровье сердца и системы обмена веществ. Эксперты Американской ассоциации сердца (AHA) выпустили очередное…			
		 Современные технологии КТ раскрывают скрытую надпись на мече эпохи Возрождения
			Благодаря удивительному сочетанию истории, археологии и передовых технологий исследователи из Йенского университета имени Фридриха Шиллера и INNOVENT eV обнаружили скрытую надпись внутри сильно корродированного меча XVI века. То, что веками…
			Современные технологии КТ раскрывают скрытую надпись на мече эпохи Возрождения
			Благодаря удивительному сочетанию истории, археологии и передовых технологий исследователи из Йенского университета имени Фридриха Шиллера и INNOVENT eV обнаружили скрытую надпись внутри сильно корродированного меча XVI века. То, что веками…			
		 Подтверждена гипотеза о том, что собаки чувствуют человеческий страх
			Наши домашние питомцы обладают сверхчувствительным обонянием, что помогает им чувствовать опасность и остро реагировать на эмоции человека. В том числе, и на страх, сообщает журнал Popular Science. Исследователями из Неаполитанского…
			Подтверждена гипотеза о том, что собаки чувствуют человеческий страх
			Наши домашние питомцы обладают сверхчувствительным обонянием, что помогает им чувствовать опасность и остро реагировать на эмоции человека. В том числе, и на страх, сообщает журнал Popular Science. Исследователями из Неаполитанского…			
		 МО: за ночь над Россией сбили 170 украинских БПЛА
			Средства ПВО за прошедшую ночь перехватили и уничтожили 170 украинских беспилотных летательных аппаратов над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО перехвачено…
			МО: за ночь над Россией сбили 170 украинских БПЛА
			Средства ПВО за прошедшую ночь перехватили и уничтожили 170 украинских беспилотных летательных аппаратов над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО перехвачено…			
		 Швейцария присоединилась к дополнительным мерам 18-го пакета санкций против России
			Федеральный совет (правительство) Швейцарии принял решение присоединиться к дополнительным мерам 18-го пакета санкций ЕС против России и Белоруссии. Об этом сообщается на официальном сайте правительства. "Федеральный совет решил, что Швейцария…
			Швейцария присоединилась к дополнительным мерам 18-го пакета санкций против России
			Федеральный совет (правительство) Швейцарии принял решение присоединиться к дополнительным мерам 18-го пакета санкций ЕС против России и Белоруссии. Об этом сообщается на официальном сайте правительства. "Федеральный совет решил, что Швейцария…			
		 Трамп намерен немедленно возобновить испытания ядерного оружия
			Президент США Дональд Трамп поручил немедленно начать испытания ядерного оружия, об этом он сообщил в соцсети Truth Social. "Я поручил министерству войны начать тестировать наше ядерное оружие на равных основаниях.…
			Трамп намерен немедленно возобновить испытания ядерного оружия
			Президент США Дональд Трамп поручил немедленно начать испытания ядерного оружия, об этом он сообщил в соцсети Truth Social. "Я поручил министерству войны начать тестировать наше ядерное оружие на равных основаниях.…			
		 Как во Франции придумали «красные руки Москвы»
		Как во Франции придумали «красные руки Москвы»
			
			«Рука Москвы» дотянулась до Парижа, и не простая, а красная. По крайней мере, именно такой штамп зап...
 SciAdv: Определять скорость старения предложено по сосудам глаз
		SciAdv: Определять скорость старения предложено по сосудам глаз
			
			Мельчайшие сосуды сетчатки глаз могут многое рассказать о состоянии сердца и особенностях биологичес...
Севастополь - самый европейский из всех европейских городов. Именно здесь находятся английское, немецкое, французское, турецкое и даже итальянское кладбища, на которых покоятся те, кто когда-то усомнился в том, что Крым наш.
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.
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)".