Воскресенье 25 января 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
USC: Вакцина от опоясывающего лишая способна замедлять старение организма USC: Вакцина от опоясывающего лишая способна замедлять старение организма Вакцинирование от опоясывающего лишая, защищая от инфекции, параллельно может стать фактором замедления биологического старения организма. К этому выводу пришли ученые из Университета Южной Калифорнии (USC) в результате анализа данных более…
BMJ: Развеян распространенный миф о причине онкологии желудка BMJ: Развеян распространенный миф о причине онкологии желудка Учеными из нескольких ведущих университетов Северной Европы развеян миф о связи длительного приема препаратов от изжоги и язвы (ингибиторов протонной помпы) и рисков рака желудка. Результаты работы обнародованы в журнале…
Frontiers: Озвучен метод замедления старения иммунной системы Frontiers: Озвучен метод замедления старения иммунной системы Повысить эффективность функционала иммунных клеток и снизить общий уровень воспаления в организме поможет периодическое голодание. Таков вывод ученых из иорданского Онкологического центра имени короля Хусейна. Результатами исследования специалисты поделились в …
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России силы ПВО сбили 75 украинских БПЛА  МО: за ночь над регионами России силы ПВО сбили 75 украинских БПЛА  Российские средства ПВО перехватили и уничтожили за ночь над регионами РФ 75 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО перехвачены и уничтожены…
Недовольство Европы, бесполезное НАТО и «переход черты» Зеленским. Итоги экономического форума в Давосе Недовольство Европы, бесполезное НАТО и «переход черты» Зеленским. Итоги экономического форума в Давосе Спецпредставитель президента РФ по инвестиционно-экономическому сотрудничеству с зарубежными странами, глава РФПИ Кирилл Дмитриев заявил во вторник, что попытка сделать Украину главной темой обсуждения на Всемирном экономическом форуме в Давосе не…
США обновили Стратегию национальной обороны США обновили Стратегию национальной обороны Пентагон опубликовал обновленную Стратегию национальной обороны США. В ней определяются приоритеты и новые подходы военного министерства по отношению к странам Западного полушария, Европы и Азиатско-Тихоокеанского региона. Россия определяется в ней…
Тема дня
Как России остановить морское беззаконие Запада Как России остановить морское беззаконие Запада

Еще один акт морского пиратства совершен Западом – Франция захватила танкер с российской нефтью. Как...

Фото
Повышение температуры приводит к снижению качества нектара для бабочек Повышение температуры приводит к снижению качества нектара для бабочек

Каждую осень бабочки-монархи начинают одну из самых длинных миграций в природе – из Канады в горные ...

Опрос

Присвоит ли в итоге Евросоюз замороженные российские активы?

 

Анекдот дня

Мне кажется, что Чебурашку и Буратино в новых российских фильмах рисовали дизайнеры АвтоВАЗа.

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)".