• Виктор
  • Статьи
  • 1 мин. чтения

Ученые впервые наблюдали за поведением электронов во время химических реакций


©Wikipedia / Автор: Андрей Чернов

В недавно опубликованной статье журнала Nature исследователи из Университета Падерборн и Института имени Фрица Габера в Берлине продемонстрировали способность наблюдать движение электронов во время химической реакции.

 

Электроны существуют на самых малых масштабах, имея меньше одной квадриллионной метра в диаметре и вращаясь вокруг атома на фемтосекундных скоростях. Экспериментаторы, заинтересованные в наблюдении поведения электронов, используют лазерные импульсы для взаимодействия с ними. Они могут вычислить энергию и импульс электронов, проанализировав свойства, выбитые из них лазерным светом.

 

Сложность для исследователей представляет регистрация событий, происходящих на фемтосекундных масштабах: для начала они должны возмутить систему лазерным импульсом, а затем наблюдать в течение нескольких фемтосекунд. Достичь такого уровня разрешения сложно, так как фемтосекунды невероятно коротки: свет может преодолеть почти 300 тысяч километров за секунду, но за фемтосекунду он успеет пролететь всего 300 нанометров.

 

После возмущения лазерным импульсом валентные электроны атома — электроны, находящиеся вне атома и способные помочь в формировании химических связей — могут перестроиться, сформировав новые химические связи, что в дальнейшем помогает в формировании новых молекул. Однако из-за скорости и масштабов этих взаимодействий исследователи ранее могли только строить гипотезы о том, как происходят эти перестройки.

 

Чтобы лучше изучить поведение электронов, доктор Вольф Геро Шмидт из Университета Падерборн и его коллеги воспользовались суперкомпьютером в Центре высокопроизводительных вычислений в Штутгарте и смоделировали этот феномен.

 

«Экспериментальная группа в Институте имени Фрица Габера обратилась к нам по поводу этого исследования, и мы создали симуляцию, — рассказывает Шмидт. — В этом случае теория предшествовала эксперименту, так как мы уже сделали предсказание — и эксперимент его подтвердил».

 

Нынешние симуляции команды состоят примерно из тысячи атомов, которые, несмотря на малые размеры, позволяют исследователям получить возможность наблюдать взаимодействия атомов и состоящих в них электронов. Оптимизировать код группе из Падерборна помогла команда из Центра высокопроизводительных вычислений, что позволило им работать параллельно на 10 тысячах ядрах. Шмидт объяснил, что, несмотря на то, что в целом исследование даст плодотворные результаты после работы с системами размером от 10 тысяч атомов, команда планирует поработать и с более сложными системами.


Source: https://lib.zaplata.ru/nauka/ychenye-vpervye-nabludali-za-povedeniem-elektronov-vo-vremia-himicheskih-reakcii.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

Новый материал преобразует загрязнитель воздуха в промышленно важное вещество

Молекула диоксида азота, захваченная материалом MFM-520 / Автор: Дмитрий Жуков Оксиды азота, в том числе диоксид, образуются при...

Ученые создали цинковые «снежинки»

«Снежинки» из цинка по красоте не уступают водяным / © Waipapa Taumata Rau, University Of Auckland / Автор:...

Криминалисты научились определять отпечатки пальцев, оставленные на бумаге до и после печати

©Loughborough University / Автор: Ирина Мельникова Если отпечатки пальцев подозреваемого обнаружили на важном для дела документе, ловкий преступник...

Химики выяснили, что Влад Цепеш Дракула плакал кровавыми слезами

Влад Цепеш Дракула / ©Getty images / Автор: Ptolemocratia Acerronius Влад III Басараб, он же Влад Цепеш, он...

Химики разгадали 400-летнюю алхимическую загадку

Лысый алхимик, изображенный на картине фламандского живописца Давида Тенирса Младшего, XVII век / Автор: Visellia Orfius Алхимики впервые...

Представлен прототип бактериального генератора электроэнергии

©Ella Marushchenko, University of Minnesota / Автор: Caristania Fabricius Морские Shewanella oneidensis широко известны в качестве «бактерий, которые...

Ученые создают биосенсор для экспресс-диагностики стресса и токсикологического загрязнения

Ученые создают биосенсор для экспресс-диагностики стресса и токсикологического загрязнения / Автор: Messiena Lucretius Ученые из Института фундаментальной биологии...

Съедобный биокомпозит на неделю продлил срок годности фруктов и ягод

Схема получения материала / © Ajayan, Rahman, Yung et al., Advanced Materials, 2020 / Автор: Sycophanta Duccius По...

В Великобритании начали производить алмазы из воздуха. И у них отрицательный углеродный след

©Pixabay / Автор: Александр Литвинов В XXI веке все больше новых технологий начинают походить на самую настоящую алхимию...

Ученые предложили натуральный способ подделать вкус и запах мяса

© Yanyan Zhang et al. / Автор: Godefridus Victorinus Из предыдущих научных работ известно, что мясной вкус и...

25 тысяч бочек с ДДТ и химическими отходами обнаружили на дне океана, в 20 километрах от Лос-Анджелеса

Снятые еще в 2011 году бочки с токсичными отходами на дне моря у побережья Калифорнии / ©David Valentine,...

Свежо и экологично: ученые разработали пищевые датчики на основе бумаги и графена

Новые датчики можно легко разрезать ножницами, добиваясь нужного размера, и просто утилизировать / © 10.1016/j.apmt.2022.101589 / Автор: Pinaria...

Химики исследовали поведение кислоты в космосе

©Wikipedia / Автор: Екатерина Лебедева Одной из самых устрашающих особенностей киношных ксеноморфов Чужих была их едкая кровь, проявлявшая...

Химики научились разрушать «вечные» фторорганические соединения

Покрытие из PFAS делает некоторые ткани водозащитными / ©Brocken Inaglory, Wikimedia Commons / Автор: Euclio Drusus Многие фторорганические...

Ученые установили кристаллическую структуру борида натрия

Минеральная форма бора – датолит / Автор: Ольга Кузьмина Международная группа ученых совместно с профессором Сколтеха и МФТИ...

Новое топливо из бактерий будет эффективнее ракетного

©David Berd, CDC / Автор: Ирина Мельникова Ископаемое топливо — нефть, газ, уголь — позволяет автомобилям ездить, самолетам...

В Google провели первую квантовую симуляцию химической реакции

Процессор Sycamore, при помощи которого проводились вычисления / Erik Lucero / Автор: Дмитрий Жуков Команда инженеров из Google...

Ученые собрали искусственную мышцу из природных белков

©Orion Pictures / Автор: Plinia Abito Ученые из Фрайбургского университета в Германии создали искусственную мышцу из эластина —...

Мини-завод по полунепрерывному литью металла запустили в СФУ

Мини-завод по полунепрерывному литью металла запустили в СФУ / Автор: Sycophanta Duccius Для молодых ученых и аспирантов это...

Нобелевскую премию по химии — 2021 получили ученые из Германии и США

Лист и Макмиллан / © Reuters / Автор: Milonia Larcius Нобелевский комитет Королевской академии наук в Стокгольме сообщил,...