Воскресенье 12 апреля 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
В древнем корейском обществе были развиты семейные жертвоприношения и инбридинг В древнем корейском обществе были развиты семейные жертвоприношения и инбридинг Новое генетическое исследование показало, что около 1500 лет назад на территории современной Южной Кореи целые семьи приносились в жертву в знак уважения к местной королевской семье. Анализ также выявил плотную…
В византийском соборе обнаружены двойной баптистерий и загадочный мраморный блок В византийском соборе обнаружены двойной баптистерий и загадочный мраморный блок Археологические раскопки в древнем городе Гиппос, расположенном недалеко от Галилейского моря в Израиле, выявили замечательный византийский собор с уникальным двойным баптистерием и загадочным мраморным блоком, не имеющим аналогов в археологических…
Находка в Польше раскрывает существование тайных женских обществ в неолите Находка в Польше раскрывает существование тайных женских обществ в неолите Международная группа археологов обнаружила на стоянке Славецинек в центральной Польше набор керамических сосудов, свидетельствующих о том, что более 5000 лет назад уже проводились коллективные ритуалы с использованием молочных напитков с…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Президент Путин поздравил православных христиан с Пасхой Президент Путин поздравил православных христиан с Пасхой Президент России Владимир Путин поздравил с Пасхой православных христиан и всех граждан России, отмечающих этот праздник. "Великий праздник Пасхи наполняет сердца миллионов людей искренней радостью, верой во всепобеждающую силу жизни,…
12 апреля в России отмечается День космонавтики 12 апреля в России отмечается День космонавтики 12 апреля в Российской Федерации ежегодно отмечается День космонавтики. Он был установлен указом президиума Верховного совета СССР от 9 апреля 1962 года "в ознаменование первого в мире полета советского человека…
Переговоры США и Ирана в Исламабаде завершились без соглашения Переговоры США и Ирана в Исламабаде завершились без соглашения Иран и США достигли понимания по некоторым вопросам, но по двум-трем важным темам мнения разошлись. Об этом заявил представитель иранского министерства иностранных дел Эсмаил Багаи. "По ряду вопросов достигнуто взаимопонимание,…
Тема дня
Литва наказана за враждебную ставку против Китая Литва наказана за враждебную ставку против Китая

«C этим выбором литовцы по-крупному сели в лужу». Такими словами политологи комментируют громкие зая...

Фото
Для психики полезнее звуки родной природы, чем экзотика Для психики полезнее звуки родной природы, чем экзотика

Команда исследователей из Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) и Центр...

Опрос

Через месяц после начала войны в Иране на чьей стороне преимущество?

 

Анекдот дня

Март - блины, апрель - куличи, май - шашлыки... и куда, скажите, мне втиснуть эту вашу диету?!

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)".