В изумруде нашли новое состояние воды

МЕНЮ


Новости ИИ
Поиск

ТЕМЫ


Big data
Беспилотный автомобили
БПЛА
генетические алгоритмы
Головной мозг
городские сумасшедшие
дополнительная реальность
ИИ проекты
интернет вещей
искусственный интеллект
квантовые компьютеры
Кластеризация
Машинное обучение
наука и образование
нейронные процессоры
нейронные сети
Нейронные сети: искусственные
Нейронные сети: реализация
облачные вычисления
Поведение животных
Психология
распознавание образов
робототехника и БПЛА
Семинары
суперкомпьютеры
Теория эволюции
техническое зрение
Трансгуманизм
Чат-боты

АРХИВ


Октябрь 2016
Сентябрь 2016
Август 2016
Июль 2016
Июнь 2016
Май 2016
Апрель 2016
Март 2016
Февраль 2016
Январь 2016
Декабрь 2015
Ноябрь 2015
Октябрь 2015
Сентябрь 2015
Август 2015
Июль 2015
Июнь 2015
Май 2015
Апрель 2015
Март 2015
Февраль 2015
Январь 2015
Декабрь 2014
Ноябрь 2014
Октябрь 2014
Сентябрь 2014
Август 2014
Июль 2014
Июнь 2014
Май 2014
Апрель 2014
Март 2014
Февраль 2014
Январь 2014
Декабрь 2013
Ноябрь 2013
Октябрь 2013
Сентябрь 2013
Август 2013
Июль 2013
Июнь 2013
Май 2013
Апрель 2013
Март 2013
Февраль 2013
Январь 2013
Декабрь 2012
Ноябрь 2012
Октябрь 2012
Сентябрь 2012
Июль 2012
Июнь 2012
Май 2012
Апрель 2012
Март 2012
Февраль 2012
Январь 2012
Декабрь 2011
Ноябрь 2011
Октябрь 2011
Сентябрь 2011
Август 2011
Май 2011

RSS


RSS новости
свиной грипп
new balance кроссовки

Новостная лента форума ailab.ru

Физики под руководством Александра Колесникова из американской Национальной лаборатории в Оук Ридж обнаружили в наноразмерных каналах кристаллов берилла (изумруд и аквамарин являются его подвидами) новое состояние воды. Как показали эксперименты и моделирование, молекулы H2O, запертые в берилле, за счет квантового туннелирования превращаются в «смазанные копии самих себя» и, например, теряют дипольный момент. Исследование опубликовано в Physical Review Letters, кратко о нем можно прочитать на сайте Американского физического общества.

Берилл, - минерал с химической формулой Be3Al2Si6O18 - образует очень тонкие и протяженные каналы, которые могут наполняться водой. В этих каналах существуют сужения, «камеры» диаметром в 0,5 и длиной в 0,9 нанометров, в которых может поместиться лишь одна молекула H2O.

Предыдущие наблюдения с помощью спектроскопии в терагерцовом диапазоне показали, что молекулы воды внутри берилловых нанокапилляров, возможно, участвуют в туннелировании, то есть могут «перепрыгивать» между разными квантовыми состояниями. Однако доказательств туннелирования и понимания его механизма в данном случае у физиков до сих пор не было.

В новой работе ученые наблюдали за поведением воды с помощью нейтронной спектроскопии и параллельно рассчитывали поведение молекул в кристаллах на компьютере, по методу ab initio (из первых принципов - то есть моделирование включало квантовые эффекты). В новой статье исследователи описывают, как им удалось не только предсказать появление пиков, точно соответствующих энергиям переходов между разными ориентациями одной молекулы воды, но и зафиксировать эти пики в эксперименте. Кроме того, физики увидели падение интенсивности пиков с ростом температуры - это является верным признаком туннелирования, так как его вероятность падает при нагревании, в отличие от вибрационных переходов.

Поведение воды в берилле, согласно собранным данным, выглядит следующим образом. Канал, внутри которого находится молекула, имеет шесть граней. Атом кислорода в в молекуле воды находится почти в центре канала, а пара водородов обращена к одной из шести стенок. С энергетической точки зрения ориентация на любую из шести стенок равновероятна, но вот провернуться внутри канала и перейти из одной ориентации в другую молекула воды не может - слишком узок канал, необходимо слишком много энергии.

Именно тут и проявляется эффект квантового туннелирования, следы которого физики ранее замечали в терагерцовых спектрах. Оказывается, молекула воды может поменять ориентацию с одной стенки на другую, не побывав в среднем положении, - она туннелирует из начальной в конечную точку поворота. Кроме того, поскольку все шесть положений эквивалентны, то туннелирование происходит между всеми положениями одинаково. Фактически, пара атомов водорода H2O размазываются в пространстве, образуя что-то вроде бублика плотности вокруг центра канала.

Такое странное поведение воды на микроуровне вызывает и макроскопические эффекты - у воды в берилле, например, пропадает дипольный момент. Обычно он вызывается тем, что водороды (которые заряжены частично положительно) смотрят в одну сторону, а атом кислорода (который заряжен частично отрицательно) - в другую. Однако в «берилловой воде» все водороды делокализованы и молекула не имеет положительно и отрицательно заряженных частей. Поскольку многие свойства воды (например, высокая энергия испарения и растворяющая способность) зависят напрямую от дипольного момента, такое состояние воды выглядит весьма необычно. Хоть его и невозможно перенести из каппиляров в раствор.

Ученые отмечают, что подобные состояния воды не обязательно привязаны именно к бериллу или минералам вообще. Они могут возникать при возникновении сильных стерических затрудней и в других материалах - например, внутри ионных каналов в белках или в мембранах.

Александр Ершов


Источник: oko-planet.su



кроссовки нью баланс