Воскресенье 20 сентября 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
Ученые реконструировали лицо самого раннего из когда-либо найденных Homo Sapiens Ученые реконструировали лицо самого раннего из когда-либо найденных Homo Sapiens Насколько нам известно, Homo sapiens впервые появился в Северной Африке чуть более 300 000 лет назад, прежде чем распространиться по всему миру. Однако эти первые представители нашего вида обладали некоторыми…
Африка распадается быстрее, чем считалось, образуя новый океан Африка распадается быстрее, чем считалось, образуя новый океан Геологи обнаружили, что африканский континент расколется раньше, чем мы предполагали. Активный рифт достиг «критического порога» и вскоре расколется, образовав новый океан. Тем не менее, «скоро» — понятие относительное: это займет…
Форма Земли меняется – она становится одновременно более и менее круглой Форма Земли меняется – она становится одновременно более и менее круглой Наша прекрасная большая круглая планета на самом деле не является идеальной сферой. Она вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца, и это вращение приводит к тому, что планета выгибается на…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 1 110 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 1 110 украинских БПЛА Российские средства ПВО перехватили и уничтожили в течение прошедшей ночи над регионами РФ 1 110 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными силами ПВО…
Погибшие и пожары. Главное об атаке более 1,6 тыс. украинских БПЛА на Московский регион Погибшие и пожары. Главное об атаке более 1,6 тыс. украинских БПЛА на Московский регион В ночь на 20 сентября Москва и Подмосковье подверглись массированой атаке беспилотников. Погибли два человека, поврежден объект на Московском нефтеперерабатывающем заводе, свыше 30 рейсов не смогли приземлиться в аэропортах. ТАСС…
Шуваев: за сутки в Белгородской области при атаках ВСУ пострадали семь человек Шуваев: за сутки в Белгородской области при атаках ВСУ пострадали семь человек Вооруженные силы Украины продолжают наносить удары по территории Белгородской области, за минувшие сутки в результате атак пострадали семь человек. Об этом сообщил врио губернатора Александр Шуваев. "В Валуйском, Волоконовском и…
Тема дня
Евросоюз нашел способ сделать Украину Канадой Евросоюз нашел способ сделать Украину Канадой

Канадцы стали объектом конкуренции со стороны США и ЕС. При этом американцы действуют силой, а европ...

Фото
Ученые измерили среду, в которой образовались первые сверхмассивные черные дыры Ученые измерили среду, в которой образовались первые сверхмассивные черные дыры

Когда космический телескоп Джеймса Уэбба направил свои мощные инструменты в раннюю Вселенную, ученые...

Опрос

Доживет ли Украина до своего 40-летнего юбилея?

 

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.

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)".