Четверг 18 сентября 2025 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
Ученые предполагают, что Земля могла быть терраформирована инопланетянами Ученые предполагают, что Земля могла быть терраформирована инопланетянами Новая противоречивая научная работа потрясла академическое сообщество, предположив, что жизнь на Земле могла возникнуть не только естественным путём, но и стать результатом преднамеренного терраформирования, осуществляемого развитыми внеземными цивилизациями. Исследование, опубликованное…
Древнейшие мумии в мире были высушены копчением 10 000 лет назад в Китае и Азии Древнейшие мумии в мире были высушены копчением 10 000 лет назад в Китае и Азии Новые исследования показывают, что древнейшие в мире известные человеческие мумии были созданы путем копчения тел 10 000 лет назад в Юго-Восточной Азии и Китае, задолго до того, как мумификация стала…
Найденная в Испании надпись переписывает историю размещения римских войск Найденная в Испании надпись переписывает историю размещения римских войск Надгробная стела вспомогательного кавалериста, обнаруженная в Фуэнте-Энкалада, проливает новый свет на присутствие и дислокацию римских войск на Пиренейском полуострове в I веке н. э. Первоклассное эпиграфическое открытие — погребальная стела…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили восемь украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили восемь украинских БПЛА Силы ПВО за ночь сбили восемь украинских беспилотных летательных аппаратов над Ростовской, Брянской, Воронежской и Курской областями. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО…
Генсек ООН Гутерриш заявил, что Совбезу ООН нужно избавиться от реалий 1945 года Генсек ООН Гутерриш заявил, что Совбезу ООН нужно избавиться от реалий 1945 года Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш заявил, что реформа Совета Безопасности имеет смысл, поскольку его нынешний состав не соответствует сегодняшнему миру, а отражает реалии 1945 года, что создает проблемы с легитимностью…
В Астрахани задержали уроженца Африки за шпионаж в пользу военной разведки Украины В Астрахани задержали уроженца Африки за шпионаж в пользу военной разведки Украины ФСБ России задержала гражданина одной из стран северной Африки по подозрению в шпионаже в пользу военной разведки Украины. Об этом ТАСС сообщили в Центре общественных связей (ЦОС) ФСБ России. "Федеральной…
Тема дня
Израиль пошел на риск превращения в своеобразную Северную Корею  Израиль пошел на риск превращения в своеобразную Северную Корею 

Израиль, с одной стороны, заявляет о намерении полностью занять сектор Газа, а с другой – сталкивает...

Фото
Древнейший известный динозавр с куполообразной головой обнаружен в Монголии Древнейший известный динозавр с куполообразной головой обнаружен в Монголии

Палеонтологи обнаружили в пустыне Гоби в Монголии древнейшие и наиболее полные на сегодняшний день о...

Опрос

Когда закончится СВО?

 

Анекдот дня

Канцлер Германии Мерц вознамерился экономически истощить Россию, а для начала решил потренироваться на Германии.

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)".