Четверг 29 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
ScienceAlert: В затерянном городе на дне океана обнаружили колыбель жизни ScienceAlert: В затерянном городе на дне океана обнаружили колыбель жизни Одно из уникальных мест на планете — гидротермальное поле Lost City, или «Затерянный город» - спрятано в глубинах Атлантического океана, к западу от Срединно-Атлантического хребта. Это комплекс из огромных известняковых…
Korea Herald: Крики во сне могут быть предвестниками деменции Korea Herald: Крики во сне могут быть предвестниками деменции Крики, смех либо резкие движения во сне могут являться ранним маркером надвигающегося снижения когнитивных функций и нейродегенеративных заболеваний. К этому выводу пришли исследователи из больницы Бундан Сеульского национального университета, сообщает …
Новая эра «экстремальных погодных явлений» наступает в Арктике Новая эра «экстремальных погодных явлений» наступает в Арктике Изменение климата меняет погодные условия на Земле, оказывая далеко идущее и долгосрочное воздействие, а новое исследование подробно описывает заметное увеличение числа экстремальных погодных явлений в Арктике, вызванное повышением глобальной температуры.…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 9 украинских беспилотников МО: за ночь над регионами России сбили 9 украинских беспилотников Силы ПВО за ночь сбили девять украинских беспилотников над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО уничтожены девять украинских беспилотных летательных аппаратов…
МИД РФ: НАТО ведет фактическую подготовку к конфликту с Россией МИД РФ: НАТО ведет фактическую подготовку к конфликту с Россией Североатлантический альянс фактически готовится к конфликту с Россией. Об этом заявил в интервью ТАСС директор департамента европейских проблем МИД РФ Владислав Масленников. "В настоящее время Россия во всех доктринальных документах…
СК РФ: в Марий Эл осудят четырех подростков за теракт и экстремизм СК РФ: в Марий Эл осудят четырех подростков за теракт и экстремизм Следственный комитет завершил расследование уголовных дел в отношении четырех подростков, обвиняемых в совершении теракта и организации экстремистского сообщества, дела направлены в суд. Об этом сообщили в СК РФ. "Следственными органами…
Тема дня
Почему европейские армии бессильны без НАТО и США Почему европейские армии бессильны без НАТО и США

Руководство Евросоюза призывает резко ускорить строительство собственных военных возможностей, незав...

Фото
Созданы клеткообразные молекулы, нарушающие столетние правила химии Созданы клеткообразные молекулы, нарушающие столетние правила химии

Исследователями из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработаны уникальные клеткообразны...

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)".