• 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

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 /...

Новый материал улавливает углекислый газ винтообразными порами

©Wikipedia / Автор: Анастасия Кожевникова Одним из последних достижении в создании пористых материалов стало появление металл-органических каркасных структур...

Бумажная замена пластиковых трубочек для питья оказалась вредной для здоровья и неэкологичной

© CC0 Public Domain / Автор: Андрей Чернов Команда экологов и биологов из Антверпенского университета (Бельгия) проверила питьевые...

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...

Эксперимент показал, как живые новогодние деревья влияют на состав воздуха в комнате

Обычную елку поместили в герметичную камеру на 17 дней, чтобы отслеживать и измерять выделяемые ею химические вещества /...

Золото меняет фотолюминесценцию кремниевых квантовых точек

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

Химики исследовали поведение кислоты в космосе

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

Наркоманов стало возможно выявить по отпечатку пальца

Наркоманов стало возможно выявить по отпечатку пальца / Автор: Pinaria Caprarius Команда ученых из Университета Суррея подробно описала,...

Швейцарские ученые получили «пластиковое золото»

©Peter Rüegg, ETH Zurich / Автор: Visellia Orfius «Любители золотых часов и массивных ювелирных изделий будут взволнованы, —...

Для получения синтез-газа предложен искусственный «фотосинтез»

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

В картине Рембрандта нашли необычное химическое соединение

В картине Рембрандта нашли необычное химическое соединение / ©Getty images / Автор: Caristania Fabricius Полотно «Ночной дозор», написанное...

Метаанализ впервые подтвердил связь между содержанием лития в питьевой воде и суицидами

Что дает нам питьевая вода? / Unsplash / Автор: Владимир Богданов Литий — не только важный компонент аккумуляторных...

Сибирские ученые создадут высокоэкологичные сорбенты

Сибирские ученые создадут высокоэкологичные сорбенты / Автор: Павел Сорокин Выделять гуматы (соли гуминовых кислот, основа гумуса — органического...

Сквашивание молока помогло объяснить аномальное появление золотоносных жил

Макрофотография золотой жилы в породе из рудника Brucejack / ©McLeish et al., PNAS, 2021, https://doi.org/10.1073/pnas.2100689118 / Автор: Lampronia...

Примесь углерода резко улучшила электропроводность меди

Материаловед Сяо Ли держит в руках образцы медно-графеновой проволоки / © Pacific Northwest National Laboratory / Автор: Екатерина...

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 нашли способ уничтожать «вечные» загрязнители

PFAS используются, в частности, в пенах для пожаротушения /© Adam Thomas, US Navy / Автор: Caristania Fabricius Пер-...

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...

Созданы магнитные «нанокатушки», разрушающие пластик в океане

©Wikipedia / Автор: Ирина Мельникова Ежегодно в океан попадает до 14 миллионов тонн пластика, 40 процентов из которых...

Применение графена позволяет полностью извлекать золото из электронных отходов

/ © iStock / Автор: Михаил Григорьев Количество выбрасываемых в мире электронных и электрических устройств (так называемых электронных...