• 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 собрали искусственную мышцу из природных белков

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

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...

Прозрачная древесина сможет стать экологически чистой заменой полиэтилена

Уже сейчас прозрачная древесина может заменить некоторые виды пластика, используемые, например, для упаковки продуктов / © Anish M....

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...

Химики предложили использовать рамановскую спектроскопию для контроля качества пива

Чтобы пиво было вкусным, требуется не допустить попадания в него ненужных микробов / © Unsplash/CC0 Public Domain /...

В лапках жуков обнаружили смазочный материал лучше тефлона

©metrioptera, Bugguide, ISU / Автор: Никита Тарасов Тефлон — одна из самых больших удач современной химии. Благодаря своей...

Добавка придала пластику свойства металла

© Sandia Labs, Craig Fritz / Автор: Sycophanta Duccius Полимеры, к которым относят различные виды пластмасс, состоят из...

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...

Американские химики создали деревянный нож, который режет как стальной

Деревянный нож против стейка средней прожарки. / © Bo Chen / University of Maryland / Автор: Telestis Scaevinius...

Нобелевскую премию по химии — 2022 получили ученые из США и Дании

Каролин Рут Бертоцци, Мортен П. Мелдал и Карл Барри Шарплесс / @ NobelPrize / Автор: Lampronia Auxilius Шведская...

Химики разработали съедобный датчик повторной заморозки продуктов

©Mirko Tobias Schäfer, Flickr / Автор: Ирина Мельникова Покупая продукты, не всегда можно сказать, насколько строго соблюдались условия...

Химики вычислили источник земной воды

©Ron Miller/Discover / Автор: Plinia Abito Земля, как и другие планеты, формировалась при соударении и «слипании» небольших протопланетных...

Назван элемент, который имел решающее значение для эволюции сложной жизни, помимо кислорода

Дикинсония – представитель эдиакарской биоты / ©Getty images / Автор: Caristania Fabricius Железо — незаменимый компонент белков и...

Золото меняет фотолюминесценцию кремниевых квантовых точек

Золотой самородок / ©bkjournal.org / Автор: Cloelia Andronicus Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Кремниевые квантовые точки имеют...

Бананы предложили использовать в борьбе с пластиковым мусором

Авторы исследования создают биоразлагаемую пленку из банановой кожуры / © South Dakota State University Бананы — один из...

Ученые впервые заставили микробы синтезировать аминокислоту с помощью электричества

В небольших лабораторных биореакторах ученые смогли отследить электросинтез бактерий / ©Ronja Münch / Leibniz-HKI / Автор: Godefridus Victorinus...

Стали известны имена лауреатов Нобелевской премии по химии — 2019

©Wikipedia / Автор: Андрей Чернов Нобелевский комитет Королевской шведской академии наук определил, кто из ученых получит Нобелевскую премию...

Химики из «Сколтеха» объяснили стабильность углеводородов «магией»

«Карта» стабильности углеводородов. По осям координат отмечено количество атомов в молекуле (n — углерода, m — водорода), высота...

Цианид мог сыграть ключевую роль в появлении жизни на Земле

Возможно так выглядела наша планета четыре миллиарда лет назад — бледно-оранжевая точка / ©NASA/Goddard Space Flight Center/Francis Reddy...

Ученые нашли способ сделать кофе вкуснее

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