Bilim adamları yarım asırlık magnezyum dimer gizemini çözüyor

Bilim adamları yarım asırlık magnezyum dimer gizemini çözüyor
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın


Bilim adamları yarım asırlık magnezyum dimer gizemini çözüyor

Bu grafik, ekibin siyah işaretli Mg2'nin deneysel LIF spektrumuna göre kırmızı, noktalı çizgilerle son derece hassas ab initio hesaplamalarını gösterir. Kredi bilgileri: Piecuch Lab

Magnezyum dimer (Mg2) kuantum mekaniği yasaları tarafından bir arada tutulan, zayıf etkileşen iki atomdan oluşan kırılgan bir moleküldür. Son zamanlarda, kimya ve ultra soğuk fizikin kesişim noktasında temel fenomenleri anlamak için potansiyel bir sonda olarak ortaya çıktı, ancak kullanımı yarım asırlık bir gizem tarafından engellendi – bunun nasıl olduğunu anlamanın anahtarı olan beş yüksek yalanlı titreşim durumu magnezyum atomları etkileşime girer, ancak 50 yıldır tespit edilmekten kaçınır.

En düşük ondört Mg2 Titreşim durumları 1970'lerde keşfedildi, ancak hem erken hem de son deneyler toplam on dokuz durumu gözlemlemeliydi. Kuantum soğukluğunda olduğu gibi, son beş tanesini bulmak için deneysel çabalar başarısız oldu ve Mg2 neredeyse unutuldu. Şimdiye kadar.

Piotr Piecuch, Michigan Eyalet Üniversitesi Değerli Profesör ve MSU Vakfı Kimya Profesörü, Doğa Bilimleri Fakültesi Kimya Bölümü lisansüstü öğrencileri Stephen H. Yuwono ve Ilias Magoulas ile birlikte, sadece ilk başta kuantum sıçraması yapmayan yeni, hesaplamalı olarak türetilmiş kanıtlar geliştirdiler. kuantum kimyası prensipleri, ama sonunda 50 yaşındaki Mg2 gizem.

Bulguları yakın zamanda dergide yayınlandı Bilim İlerlemeleri.

Araştırma grubu 20 yıldan uzun bir süredir kuantum kimyası ve fizikte aktif olan Piecuch, "Magnezyum dimer hakkındaki kapsamlı araştırmamız, 19 titreşim seviyesinin varlığını kesin olarak doğrulamaktadır." Dedi. "Yer ve heyecan durum potansiyel enerji eğrilerini, aralarındaki ve rotatif durumlar arasındaki geçiş dipol moment fonksiyonunu doğru bir şekilde hesaplayarak, sadece en son lazer kaynaklı floresan (LIF) spektrumlarını yeniden üretmedik, aynı zamanda geleceğe rehberlik ettik daha önce çözülmemiş seviyelerin deneysel tespiti. "

Peki neden Piecuch ve ekibi yıllarca başkalarının başarısız olduğu yerlerde başarılı oldular?

Yuwono ve Magoulas'ın kalıcılığı kesinlikle Mg'e olan ilgiyi canlandırdı2 ancak, ekibin deneyler çözülemez zorluklarla karşılaştığında kurtarmaya gelen modern elektronik yapı metodolojilerinin öngörücü gücünün parlak gösterisinde yatıyor.

Piecuch, "Bir molekülden diğerine çarpan çarpışma çizgilerinin varlığı ve arka plan gürültüsü deneysel olarak gözlemlenen LIF spektrumlarını karıştırdı." "İşleri daha da kötüleştirmek için, Mg'nin zorlayıcı yüksek titreşimli durumları2 şaşkın bilim adamları on yıllar boyunca molekül dönmeye başladığında ince havaya dağılırlar. "

<div data-thumb = "https://scx1.b-cdn.net/csz/news/tmb/2020/3-scientistsso.jpg" data-src = "https://scx2.b-cdn.net/ gfx / news / 2020/3-scienceistsso.jpg "data-sub-html =" Mg'in eksik, yüksek yalancı titreşim durumları2 burada hesaplamalı olarak elde edilen kırmızı çizgiler olarak açıkça görülebilir. Deneyler bu titreşimleri tespit edemedi – MSU ekibinin nihayet çözdüğü onlarca yıllık bir muamma. Kredi bilgileri: Piecuch Lab ">

<img src = "https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800/2020/3-scientistsso.jpg" alt = "Bilim adamları yarım asırlık magnezyum dimer gizemini çözüyor” title=”Mg'in eksik, yüksek yalancı titreşim halleri2 burada hesaplamalı olarak elde edilen kırmızı çizgiler olarak açıkça görülebilir. Deneyler bu titreşimleri tespit edemedi – MSU ekibinin nihayet çözdüğü onlarca yıllık bir muamma. Kredi bilgileri: Piecuch Lab”/>

Mg'in eksik, yüksek yalancı titreşim halleri2 burada hesaplamalı olarak elde edilen kırmızı çizgiler olarak açıkça görülebilir. Deneyler bu titreşimleri tespit edemedi – MSU ekibinin nihayet çözdüğü onlarca yıllık bir muamma. Kredi bilgileri: Piecuch Lab

Pahalı deneyler yapmak yerine, Piecuch ve ekibi bu deneyleri simüle eden etkili hesaplama stratejileri geliştirdi ve bunu öncekilerden daha iyi yaptılar.

Mg'in niceliksel titreşim durumları gibi2, aradaki yaklaşımlar kabul edilemezdi. Moleküler hareketleri tanımlayan elektronik ve nükleer Schrödinger denklemlerini, kuantum fiziğinin ilkelerini neredeyse tam doğrulukla çözdüler.

Piecuch, "Alanımızdaki hesaplamaların çoğunluğu, çalışmamızda ulaşmamız gereken yüksek doğruluk düzeylerini gerektirmiyor ve genellikle daha ucuz hesaplama modellerine başvuruyor, ancak bunun burada işe yaramayacağına dair zorlayıcı kanıtlar sağladık." Dedi. "Akla gelebilecek her fiziksel etkiyi dikkate almak ve kuantum mekanik denklemleri çözerken en küçük ayrıntıları bile ihmal etmenin sonuçlarını anlamak zorundaydık."

Hesaplamaları Mg'nin deneysel olarak türetilen titreşimsel ve dönme hareketlerini yeniden üretti2 ve gözlemlenen LIF spektrumları dikkate değer bir hassasiyetle – 1 cm-1, tam olarak. Bu, araştırmacılara, zorlayıcı yüksek yalancı titreşim durumlarının varlığı da dahil olmak üzere magnezyum dimer ile ilgili tahminlerinin sağlam olduğuna güven verdi.

Yuwono ve Magoulas, çığır açan proje hakkında açıkça heyecanlandılar, ancak ekibin başarılı olup olmayacağı konusunda ilk şüpheleri olduğunu vurguladılar.

"Başlangıçta, özellikle magnezyum dimerindeki elektronların sayısı ve en son teknolojiye sahip hesaplamalarımızın gerektirdiği aşırı doğruluklar göz önüne alındığında, bu soruşturmayı çekip çekemeyeceğimizden bile emin değildik," dedi Magoulas Piecuch'un araştırma grubunda dört yıldan fazla çalıştı ve MSU'da üst düzey kuantum kimyası dersleri veriyor.

MSU'da fizikokimya dersleri veren ve Piecuch'da çalışan Yuwono, "Projeye atmamız gereken hesaplama kaynakları ve işlemek zorunda olduğumuz veri miktarı çok büyüktü – önceki hesaplamalarımın hepsinden çok daha büyüktü." 2017'den beri araştırma grubu.

Mg'nin yüksek titreşimli durumları durumu2 yarım yüzyıldır bilim adamlarından kaçınılmıştı, ama onu kıran hesaplamaların detayları tamamen Science Advances web sitesinde açık ve erişilebilir. Yuwono, Magoulas ve Piecuch, hesaplamalarının yeni deneysel çalışmalara ilham vereceğini umuyor.

Piecuch, "Kuantum mekaniği, moleküler ve diğer mikroskobik olayların samimi detaylarını açıklama potansiyeline sahip güzel bir matematik teorisidir." Dedi. "Mg kullandık2 gizem ilk prensipleri kuantum mekaniğine dayanan modern hesaplama metodolojilerinin öngörücü gücünün artık küçük, az elektronlu türlerle sınırlı olmadığını gösterme fırsatıdır. "


Kuantum hesaplama eski bir muammayı çözer: Magnezyum dimerin titreşim durumlarını bulma


Daha fazla bilgi:
Stephen H. Yuwono ve diğerleri, Quantum hesaplaması yarım asırlık bir muammayı çözer: Magnezyum dimerin zor titreşim durumları bulundu, Bilim İlerlemeleri (2020 yılında). DOI: 10.1126 / sciadv.aay4058

Tarafından sunulan
Michigan Eyalet Üniversitesi


Alıntı:
                                                 Bilim adamları yarım asırlık magnezyum dimer gizemini çözüyor (2020, 22 Mayıs)
                                                 22 Mayıs 2020
                                                 https://phys.org/news/2020-05-scientists-half-century-old-magnesium-dimer-mystery.html

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, hayır
                                            kısmı yazılı izin alınmadan çoğaltılabilir. İçerik yalnızca bilgi amaçlıdır.





Kaynak

admin

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Translate »