• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11.12.2020
Денис Гордеев
1
4 098

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
11 часов назад
Василий Парфенов

В конце июля многие СМИ опубликовали новости с заголовками вида «Земля стала вращаться быстрее — и ученые не знают почему». К концу первой недели августа тема добралась и до русскоязычного сегмента Сети. На поверку этот инфоповод пусть и без негативных последствий, но демонстрирует основные пороки современной (не только научно-популярной) журналистики. Рассказываем, как в действительности изменяется скорость вращения нашей планеты, насколько хорошо известны причины таких осцилляций, а также почему ученые никогда ничего не знают наверняка (и это нормально).

Вчера, 12:04
ПНИПУ

Первое назначение роботов было связано с повышением эффективности производственных систем — как инструмента сборки автомобилей и других комплексных агрегатов на заводах и фабриках. Сейчас же робототехнические комплексы стали активно использоваться во всех сферах человеческой деятельности, они перестали быть жестко привязанными к месту их установки. Но для возможности автономного функционирования роботам необходимы технические средства, алгоритмы и методы для распознавания окружающей среды и ориентации на местности, для установления соответствия между роботом и точкой в пространстве. Ученые Пермского Политеха нашли способ ранжирования программно-аппаратных сочетаний на основе методологии многокритериального оценивания.

10 августа
Мария Азарова

Команда австралийских исследователей нашла доказательство того, как формировались и развивались зарождающиеся континенты нашей планеты.

10 августа
Мария Азарова

Команда австралийских исследователей нашла доказательство того, как формировались и развивались зарождающиеся континенты нашей планеты.

10 августа
Анна Новиковская

Быть «кошатником» — вовсе не грех, но, согласно данным нового исследования, такие люди не всегда знают, что лучше для самих кошек. Напротив, хозяева, которые имеют небольшой опыт общения с домашними животными, могут оказаться внимательнее к потребностям питомца и максимизировать его удовольствие от общения с человеком.

10 августа
Василий Парфенов

Изначально выглядевшая многообещающе ракета-носитель Antares в последние годы стала довольно проблемной. Для ее создания требовалась кооперация США, Украины и России, которая в свете сложившейся геополитической обстановки практически невозможна. Решением проблемы станет переход с российских двигателей на созданные в Америке. И ключевую роль в нем сыграет частично украинская компания Firefly Aerospace.

2 августа
Александр Березин

Если западным странам удастся «лишить Кремль нефтяных доходов», то мир ждет геополитическое землетрясение. Только не обязательно в ту сторону, о которой вы сейчас подумали. На фоне того, что последует за «лишением», шок 1973 года может показаться детской игрой. Naked Science попробует оценить размах «потолочного катаклизма» заранее.

31 июля
Александр Березин

Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем еще и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

27 июля
Алиса Гаджиева

Новое исследование показало, что появившаяся у человека способность переваривать молочный сахар никак не сказалась на распространенности потребления продуктов молочного животноводства.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Ну, в принципе, я все понял. Вот только гугл четко не дает определения "квантовой вибрации"
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: