Квантовые вычисления выявили новые свойства тяжелой воды

Квантовые вычисления выявили новые свойства тяжелой воды

МОСКВА, 12 апреля. /ТАСС/. Физики Сибирского федерального университета (СФУ) вместе с сотрудниками из Королевского технологического университета (Стокгольм, Швеция) продемонстрировали, что «тяжелая вода» меняет собственные свойства при облучении рентгеновским излучением. Результаты работы ученых размещены в издании Scientific Reports, они окажут помощь в разработке механизмов контроля химических реакций посредством излучения.

«Авторы работы поняли, что свойство локализации колебаний нарушается при облучении молекулы рентгеновским излучением», – сообщается в пресс-релизе СФУ.

Что такое локализованные колебания?

«В молекуле воды оба атома водорода (Н) колеблются в один момент, – говорит один из авторов изучения, доктор наук Фарис Гельмуханов (Швеция). – Они смогут выполнять симметричные колебания, синхронно удаляясь либо приближаясь к центральному атому кислорода (О), и смогут выполнять антисимметричные колебания, при которых будут двигаться в одну сторону, но и в том и другом случае атомы водорода колеблются согласованно. Такие колебания именуют делокализованными».

Эта картина как следует изменяется, в случае если заменить один из атомов водорода атомом дейтерия (D), что тяжелее вдвое. В таковой асимметричной молекуле HOD колебания атомов становятся локализованными: другими словами легкий тяжёлый атом и атом водорода дейтерия колеблются около центрального атома кислорода независимо и с различными частотами.

Что происходит с молекулой «тяжелой воды» при облучении рентгеном?

Все изменяется при облучении рентгеновским излучением – такое действие переводит молекулу тяжелой воды НОD в возбужденное состояние, в котором дейтерий и водород колеблются снова синхронно, как в простой молекуле воды.

«Легкий атом водорода двигается стремительнее, чем тяжелый атом дейтерия и этой асимметрией в кинетической энергии разъясняется рассинхронизация колебаний в невозбужденных молекулах тяжелой воды, – растолковывает доктор наук Гельмуханов. – Но, с позиций электростатики, атомы H и D, полностью однообразные – у них однообразные заряды».

Квантовые расчеты ученых продемонстрировали, что в возбужденной рентгеновским излучением молекуле данный второй фактор («симметричная» электростатика) перевешивает первый («асимметричная» кинетическая энергия), как раз исходя из этого перемещения атомов H и D становятся согласованными.

Найденное «сосуществование» делокализованных и локализованных колебаний в молекулах, по словам ученых, есть только серьёзным фактом для изучений миграций колебательных возбуждений в жидкостях и твёрдых телах. Результаты работы окажут помощь в изучении процессов переноса энергии в конденсированных разработке и средах механизмов контроля фотостимулированных химических реакций.

Что такое Тяжёлая вода? Рыбников Ю.С..

Статьи, которые будут Вам интересны: