先進計算方法破解水的電子結構

2026-03-27 04:33:34 來源:環球網 閱讀數:1695

科技日報北京2月27日電 (記者張佳欣)盡管液態水無處不在,但它具有一些錯綜複雜的電子特性,長期以來一直困擾著化學、物理和技術領域的科學家。據26日發表在最新一期《美國國家科學院院刊》上(shang)的(de)論(lun)文(wen)稱(cheng),瑞(rui)士(shi)洛(luo)桑(sang)聯(lian)邦(bang)理(li)工(gong)學(xue)院(yuan)在(zai)破(po)解(jie)這(zhe)一(yi)難(nan)題(ti)方(fang)麵(mian)取(qu)得(de)了(le)重(zhong)大(da)進(jin)展(zhan)。他(ta)們(men)使(shi)用(yong)了(le)迄(qi)今(jin)最(zui)先(xian)進(jin)的(de)計(ji)算(suan)方(fang)法(fa),破(po)解(jie)了(le)水(shui)的(de)電(dian)子(zi)結(jie)構(gou)問(wen)題(ti)。

ciqian,jishishizuijingquededianzijiegoulilunyewufachanmingshuidedianzitexing,zheyiweizhezhongyaodewuliliang,liruwaibulaiyuandedianzikebeizhuruyetaishuidenengliang,rengrannanyizhuomo。zhexiexingzhiduiyulijiedianzizaishuizhongdexingweizhiguanzhongyao,bingkenengzaishengwuxitong、環境循環和太陽能轉換等技術應用中發揮作用。

在最新研究中,研究人員用一種基於“多體微擾理論”的方法研究了水。這是一個複雜的數學框架,用於研究一個係統中多個粒子(如固體或分子中的電子)間jian的de相xiang互hu作zuo用yong,探tan索suo這zhe些xie粒li子zi如ru何he影ying響xiang彼bi此ci的de行xing為wei。簡jian而er言yan之zhi,多duo體ti微wei擾rao理li論lun是shi一yi種zhong計ji算suan和he預yu測ce多duo粒li子zi係xi統tong性xing質zhi的de方fang法fa,它ta考kao慮lv到dao了le多duo粒li子zi係xi統tong組zu件jian之zhi間jian的de所suo有you複fu雜za相xiang互hu作zuo用yong。不bu過guo,團tuan隊dui對dui該gai理li論lun進jin行xing了le修xiu正zheng,可ke更geng準zhun確que地di預yu測ce多duo粒li子zi係xi統tong中zhong的de物wu理li性xing質zhi。

對dui液ye態tai水shui進jin行xing建jian模mo尤you其qi具ju有you挑tiao戰zhan性xing。水shui分fen子zi包bao含han一yi個ge氧yang原yuan子zi和he兩liang個ge氫qing原yuan子zi,它ta們men的de熱re運yun動dong和he原yuan子zi核he的de量liang子zi性xing質zhi都dou起qi著zhe關guan鍵jian作zuo用yong。考kao慮lv到dao這zhe些xie方fang麵mian,研yan究jiu人ren員yuan準zhun確que地di確que定ding了le水shui的de電dian子zi性xing質zhi,如ru電dian離li勢shi、電子親和力和帶隙。這些發現對於理解水如何與光和其他物質在電子水平上相互作用至關重要。

這(zhe)一(yi)發(fa)現(xian)也(ye)為(wei)建(jian)立(li)準(zhun)確(que)且(qie)普(pu)遍(bian)適(shi)用(yong)的(de)材(cai)料(liao)電(dian)子(zi)結(jie)構(gou)的(de)新(xin)標(biao)準(zhun)奠(dian)定(ding)了(le)基(ji)礎(chu)。這(zhe)種(zhong)高(gao)度(du)可(ke)預(yu)測(ce)的(de)工(gong)具(ju),可(ke)能(neng)會(hui)在(zai)凝(ning)聚(ju)態(tai)科(ke)學(xue)中(zhong)徹(che)底(di)改(gai)變(bian)人(ren)們(men)對(dui)電(dian)子(zi)性(xing)質(zhi)的(de)基(ji)本(ben)理(li)解(jie),並(bing)可(ke)用(yong)於(yu)搜(sou)索(suo)具(ju)有(you)特(te)定(ding)電(dian)子(zi)功(gong)能(neng)的(de)材(cai)料(liao)性(xing)質(zhi)。

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