Ученые рассказали о роли квантовых вибраций в переносе электронов — Naked Science
11.12.2020
Денис Гордеев
1

Ученые рассказали о роли квантовых вибраций в переносе электронов

3.5

Используя методику сверхбыстрой лазерной спектроскопии, авторы исследования выяснили, что квантовые колебания обеспечивают каналы трансфера.

Ученые смогли выяснить много новых подробностей о процессе переноса электронов
Ученые смогли выяснить много новых подробностей о процессе переноса электронов/ Scholes, Rafiq et al., Nature Chemistry, 2020

Американские химики из Принстонского университета собрали новые доказательства того, что квантовые вибрации играют важную роль в процессе трансфера (переноса) электронов. Статья об этой работе, опубликованная в издании Nature Chemistry, может оказаться важной вехой в изучении процессов конверсии солнечной энергии.

Используя методику сверхбыстрой лазерной спектроскопии, авторы исследования выяснили, что квантовые колебания обеспечивают каналы для переноса частиц. Главная задача, которая стояла перед учеными во время эксперимента, — выделить из огромного количества колебательных когерентностей (взаимных согласованностей колебательных процессов), генерируемых излучением лазера, те, что непосредственно относятся к трансферу электронов. Короткие лазерные импульсы в методике сверхбыстрой спектроскопии помогли синхронно заблокировать все светопоглощающие объекты, благодаря чему исследователи смогли без помех изучать процесс переноса.

Химики выяснили, что реакция трансфера длится порядка 30 фемтосекунд, что резко расходится с общепринятой на сегодня теорией Маркуса (описание процесса переноса электрона в полярном растворителе в рамках квазиклассических приближений). «Мы обнаружили уникальный каскад квантово-механических событий, происходящих при реакции переноса электрона в очень ограниченных временных рамках», — сказал ведущий автор статьи Шахнаваз Рафик.

События, о которых говорит Рафик, проявляются в виде потери фазовой когерентности вдоль высокочастотных колебаний с последующим импульсным появлением фазовой когерентности вдоль вибраций высокой частоты. Также авторы работы обнаружили, что у продукта реакции переноса электрона присутствует дополнительный волновой пакет (определенная совокупность волновых характеристик в ограниченных пространстве и времени), которого нет у реагентов. Из этого ученые делают вывод, что порядок структурных изменений молекул, участвующих в реакции, определяется частотами колебательных мод.

«Принято считать, что волновой пакет может быть сгенерирован только с помощью фотонного импульса, — объясняет соавтор исследования Бо Фу. — Но здесь мы наблюдали волновой пакет, который, похоже, не генерируется таким импульсом. <…> Моделирование квантовой динамики помогло нам установить, что этот волновой пакет, на самом деле, создала реакция переноса электрона».

Химики сравнили генерацию волновых пакетов в ходе трансфера электрона с растяжением вибрирующей пружины до более стабильного положения, в котором пружина вибрирует со значительно большей амплитудой относительно своего нового среднего положения. Такой ответ синхронизированных колебаний молекулярной структуры обеспечивает механизм ингибирования когерентного повторения трансфера частицы.

Ранее мы писали о том, что эксперименты на Большом адронном коллайдере выявили отклонение от Стандартной модели и о способе сделать квантовые состояния длительнее в десять тысяч раз.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 20:38
Илья Ведмеденко

Российские судостроители спустили на воду головное скоростное пассажирское судно на подводных крыльях «Метеор 120Р». Предполагается, что оно ни в чем не уступает зарубежным аналогам.

Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

Вчера, 22:12
Мария Азарова

Как показал эксперимент, простая пищевая добавка флаванолов какао помогает людям среднего возраста легче переносить физические упражнения средней интенсивности и повысить их уровень активности.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Позавчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

1 августа
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Ну, в принципе, я все понял. Вот только гугл четко не дает определения "квантовой вибрации"
Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: