• 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

Ученые впервые измерили теплопередачу одной молекулы

©Wikipedia / Автор: Lampronia Auxilius В процессе работы все вычислительные устройства выделяют тепло согласно закону Джоуля — Ленца....

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...

Химики получили новую форму углерода

©Wikipedia / Автор: Regulus Tremerus Подобно «безликим» из популярного сериала «Игра престолов», углерод способен принимать множество разнообразных обличий...

Ученые нашли способ сделать кофе вкуснее

Ученые нашли способ сделать кофе вкуснее / © Getty images / Автор: Sycophanta Duccius Кофе — один из...

«Алюминий — это новая сталь»: ученые нашли способ сделать металл прочнее

«Алюминий — это новая сталь»: ученые нашли способ сделать металл прочнее / Автор: Cloelia Andronicus Добавив в расплав...

Рентген и ИК-спектроскопия раскрыли химический секрет «Моны Лизы»

© AP Photo / Christophe Ena / Автор: Татьяна Соловьёва Новое исследование с участием ученых и искусствоведов из...

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...

Пенистый графен лег в основу нового метода измерения содержания глюкозы в крови

Разработан новый метод измерения содержания глюкозы в крови / ©Wikimedia Commons / Автор: Андрей Чернов Диабет — распространенная...

Переработка в аккумуляторы избавит от отходов солнечных батарей

© Wikimedia Commons / Автор: Regulus Tremerus В основе большинства выпускаемых солнечных панелей — высокочистый кремний. Но отделить...

Получен твердый материал с рекордно низкой теплопроводностью

©University of Liverpool / Автор: Messiena Lucretius «Созданный нами материал обладает самой слабой теплопроводностью среди любых неорганических твердых...

Химики предложили хранить информацию в виде цветных светящихся точек

Пример записи информации. / © American Chemical Society / Автор: Андрей Чернов Современные устройства для хранения данных —...

Ученые СФУ синтезировали и охарактеризовали два новых комплекса барбитуровой кислоты

Ученые СФУ синтезировали и охарактеризовали два новых комплекса барбитуровой кислоты / Автор: Иван Беляев Их химические свойства окажутся...

Ученые из Сколтеха предсказали новый сверхтвердый материал с уникальными характеристиками

Инструменты из победита /©Википедия / Автор: Ирина Мельникова Предсказанный исследователями новый борид вольфрама по своим свойствам превосходит применяемый ныне в...

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...

В древнем кувшине Кипра нашли следы опиоидов

©Wikipedia / Автор: Иван Беляев Исследователи из Йоркского университета (Великобритания) провели химический анализ древнего кувшина и получили первые...

Блокчейн использовали в моделировании четырех миллиардов реакций, необходимых для зарождения жизни

Модели химических соединений / © Wikipedia Commons / Автор: Telestis Scaevinius В исследовании, опубликованном в журнале Chem, ученые...

Исследователи расшифровали внутреннюю структуру керогена

©Wikipedia / Автор: Никита Тарасов Кероген представляет собой смесь органических материалов: преимущественно это останки мертвых микробов, растений и животных,...

Созданы микророботы, удаляющие радиоактивные отходы

Новые микророботы удалят радиоактивное загрязнение / Автор: Андрей Чернов Ядерная энергетика — на сегодня один из наиболее эффективных...

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...

Для получения синтез-газа предложен искусственный «фотосинтез»

«Искусственный лист» в лаборатории / ©University of Cambridge, Virgil Andrei / Автор: Павел Сорокин Для промышленного синтеза различных...