Ученые рассказали о роли квантовых вибраций в переносе электронов — Naked Science
6 минут
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.
12 часов назад
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Великобритании выяснили, что вегетарианцы имеют более здоровый профиль биомаркеров, чем люди, регулярно употребляющие в пищу мясные продукты. Правда, в их организме недостает и некоторых полезных веществ.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

12 часов назад
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Великобритании выяснили, что вегетарианцы имеют более здоровый профиль биомаркеров, чем люди, регулярно употребляющие в пищу мясные продукты. Правда, в их организме недостает и некоторых полезных веществ.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Ну, в принципе, я все понял. Вот только гугл четко не дает определения "квантовой вибрации"
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: