Пятница 06 февраля 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
Новый вид моллюсков "Чудо человечное" открыт российскими зоологами Новый вид моллюсков "Чудо человечное" открыт российскими зоологами Российским зоологам удалось открыть новый вид безраковинных моллюсков, которому дали громкое название "Чудо человечное". Об этом ТАСС сообщили в пресс-службе МГУ имени М. В. Ломоносова. Имя Chudo humanistica - "Чудо…
Впервые найдена причина частого побочного эффекта статинов Впервые найдена причина частого побочного эффекта статинов Около 10% людей, которые принимают статины для снижения уровня холестерина, говорят о возникновении боли в мышцах, слабости и быстрой утомляемости. Работу, посвящённую этой проблеме, опубликовали в издании Journal of Clinical…
ИИ обнаружил сотни неизвестных аномалий в архиве космического телескопа «Хаббл» ИИ обнаружил сотни неизвестных аномалий в архиве космического телескопа «Хаббл» Обширный архив космического телескопа Hubble («Хаббл»), который работает с 1990 года, был проанализирован с применением искусственного интеллекта. В результате, как сообщает Gazeta.SPb, удалось обнаружить более 1300 редких астрономических объектов, причем…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России и Черным морем сбили 38 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России и Черным морем сбили 38 украинских БПЛА Силы ПВО сбили 38 украинских беспилотников над Белгородской, Брянской, Липецкой областями и Черным морем за ночь, сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными средствами ПВО перехвачены и уничтожены…
За сутки артиллерия ВСУ 20 раз атаковала Курскую область За сутки артиллерия ВСУ 20 раз атаковала Курскую область Вооруженные силы Украины 20 раз применили артиллерию по отселенным районам Курской области за прошедшие сутки, 23 беспилотника сбиты в регионе. Об этом сообщил губернатор Александр Хинштейн. "Всего в период с…
ФСБ: жителя Хабаровского края задержали за шпионаж для Украины ФСБ: жителя Хабаровского края задержали за шпионаж для Украины Сотрудники ФСБ задержали по подозрению в шпионаже в пользу Украины 48-летнего жителя Хабаровского края, собиравшего данные об участниках СВО и защищенности воинских частей в регионе. Об этом сообщили в Центре…
Тема дня
Россия ответит на военную угрозу Швеции и Финляндии Россия ответит на военную угрозу Швеции и Финляндии

Вместо заявлений о «гипотетической угрозе» со стороны России в Финляндии и Швеции теперь говорят о п...

Фото
Странные жуки носят химические «плащи-невидимки» — и погибают, если их снимают Странные жуки носят химические «плащи-невидимки» — и погибают, если их снимают

Бесплатное жилье. Бесплатная еда. Бесплатная защита от хищников. У жуков и других крошечных организм...

Опрос

Получат ли США Гренландию?

 

Анекдот дня

Тому, кто нас ненавидит, мешать не надо - пусть мучается дальше!

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)".