Евро-Азиатский институт образовательных технологий Eurasian Institute of educational technologies
Tuesday, 2020-05-26, 11:53 AM
Site menu
Section categories
Археология- Аrcheology
Ботаника- Вotany
География- Geography
Зоология- Zoology
История- Нistory
История науки- Нistory of science
Медицина- Мedicine
Образование- Education
Общая биология- General biology
Общество- Society
Палеонтология- Рaleontology
Право- Jurisprudence
Психология- Рsychology
Технологии- Technology
Физика- Physics
Химия- Сhemistry
Экология- Еcology
Экономика- Еconomy
Our poll
Оцените наш сайт/ Please rate our website
Total of answers: 1366
Statistics

Total online: 1
Guests: 1
Users: 0

2:07 PM
Ученые впервые наблюдали поведение электронов во время химических реакций / Electron behavior has been observed during chemical reactions
© Nature/T. Frigge at al.

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.

Источник: naked-science.ru



© Nature/T. Frigge at al.

 

In a recently published article by the journal Nature, researchers from the University of Paderborn and the Fritz Haber Institute in Berlin demonstrated the ability to observe the movement of electrons during a chemical reaction.
Electrons exist on the smallest scales, having less than one quadrillion meter in diameter and rotating around the atom at femtosecond speeds. Experimenters interested in observing the behavior of electrons use laser pulses to interact with them. They can calculate the energy and momentum of electrons by analyzing the properties knocked out of them by laser light.

It is difficult for researchers to record events occurring on femtosecond scales: first, they must disturb the system with a laser pulse, and then observe for several femtoseconds. It is difficult to achieve this level of resolution, as femtoseconds are incredibly short: light can travel almost 300 thousand kilometers per second, but in a femtosecond it will have time to fly only 300 nanometers.

After perturbation of the laser pulse valence electrons of the atom-electrons outside the atom and can help in the formation of chemical bonds — can be rebuilt, forming new chemical bonds, which further helps in the formation of new molecules. However, because of the speed and scale of these interactions, researchers were previously only able to hypothesize about how these rearrangements occur.

To better study the behavior of electrons, Dr. wolf Gero Schmidt of the University of Paderborn and his colleagues used a supercomputer At the center for high performance computing in Stuttgart and simulated this phenomenon.

    "An experimental group at the Fritz Haber Institute approached us about this study, and we created a simulation," Schmidt says. - In this case, the theory preceded the experiment, as we have already made a prediction-and the experiment confirmed it.

The current simulations of the team consist of about a thousand atoms, which, despite their small size, allow researchers to observe the interaction of atoms and their electrons. The team from the high performance computing Center helped the Paderborn team to optimize the code, which allowed them to work in parallel on 10,000 cores. Schmidt explained that despite the fact that the overall research will yield fruitful results after working with systems ranging in size from 10,000 atoms, the team plans to work with more complex systems.

Source: naked-science.ru

Category: Химия- Сhemistry | Added by: zvonimirveres
Log In
Search
Calendar
«  January 2019  »
SuMoTuWeThFrSa
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031
Организации / Оrganizations
Полезные ссылки / Useful links