Понедельник 04 мая 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
Наука выяснила, какой сон говорит о скорой кончине Наука выяснила, какой сон говорит о скорой кончине Около 20−60% пожилых людей спят днем. Есть мнение, что это даже полезно. Но есть и обратная версия: эта привычка связана с возрастными заболеваниями. Результаты соответствующих научных наблюдений были опубликованы в …
Астрономы обнаружили Локи, древнюю звездную систему, скрытую в Млечном пути Астрономы обнаружили Локи, древнюю звездную систему, скрытую в Млечном пути Группа чрезвычайно древних звёзд, орбиты которых скользят по плоскости нашей галактики, может быть последним остатком массивной системы, столкнувшейся с Млечным Путем на ранних стадиях своего формирования. Исследователи предварительно назвали её…
Исследование показало: музыка становится всё примитивнее Исследование показало: музыка становится всё примитивнее Группой итальянских специалистов изучено более 20 тысяч музыкальных произведений — от классики XVII века до джаза XX века и современных жанров вплоть до 2021 года. Вывод неутешителен: произведения 400-летней давности…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 334 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 334 украинских БПЛА Силы ПВО за ночь сбили над регионами РФ 334 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. Дроны уничтожили над Курской, Воронежской, Белгородской, Брянской, Калужской, Тверской, Тульской, Нижегородской, Новгородской, Рязанской,…
Гладков: за сутки в Белгородской области из-за атак ВСУ повреждены 17 домов Гладков: за сутки в Белгородской области из-за атак ВСУ повреждены 17 домов Атаками Вооруженных сил Украины за прошедшие сутки в Белгородской области повреждены 17 частных домов, два дома уничтожены огнем. Об этом сообщил глава региона Вячеслав Гладков в "Максе". "В Белгородском округе…
Хинштейн: ВСУ за сутки 88 раз обстреляли из артиллерии Курскую область, также сбито 130 БПЛА Хинштейн: ВСУ за сутки 88 раз обстреляли из артиллерии Курскую область, также сбито 130 БПЛА Силы ПВО за прошедшие сутки сбили 130 украинских БПЛА над территорией Курской области, также ВСУ 88 раз применили артиллерию по отселенным пунктам региона. Об этом сообщил губернатор Александр Хинштейн в…
Тема дня
Противолодочная операция стран НАТО дает сигнал ВМФ России Противолодочная операция стран НАТО дает сигнал ВМФ России

Британия и Норвегия утверждают, что провели крупную операцию по отслеживанию российских подводных ло...

Фото
Экстремальные погодные условия превращают молодь лосося в «речных призраков» Экстремальные погодные условия превращают молодь лосося в «речных призраков»

Лосось создан для сложных путешествий. Он вылупляется в пресной воде, добирается до океана, а затем ...

Опрос

С каким чувством вы смотрите в будущее?

 

Анекдот дня

Кто виноват?

Что делать?

А зачем?

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)".