Физики Сибирского федерального университета (СФУ) вместе с коллегами из Королевского технологического института (Стокгольм, Швеция) показали, что "тяжелая вода" меняет свои свойства при облучении рентгеновским излучением. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Scientific Reports, они помогут в разработке механизмов контроля химических реакций с помощью излучения.

"Авторы работы обнаружили, что свойство локализации колебаний нарушается при облучении молекулы рентгеновским излучением", - сообщается в пресс-релизе СФУ.

Что такое локализованные колебания?

"В молекуле воды оба атома водорода (Н) колеблются одновременно, - рассказывает один из авторов исследования, профессор Фарис Гельмуханов (Швеция). - Они могут совершать симметричные колебания, синхронно удаляясь или приближаясь к центральному атому кислорода (О), и могут совершать антисимметричные колебания, при которых будут двигаться в одну сторону, но в обоих случаях атомы водорода колеблются согласованно. Такие колебания называют делокализованными".

Эта картина качественно меняется, если заменить один из атомов водорода атомом дейтерия (D), который тяжелее в два раза. В такой асимметричной молекуле HOD колебания атомов становятся локализованными: то есть легкий атом водорода и тяжелый атом дейтерия колеблются вокруг центрального атома кислорода независимо и с разными частотами.

Что происходит с молекулой "тяжелой воды" при облучении рентгеном?

Все меняется при облучении рентгеновским излучением - такое воздействие переводит молекулу тяжелой воды НОD в возбужденное состояние, в котором водород и дейтерий колеблются опять синхронно, как в обычной молекуле воды.

"Легкий атом водорода двигается быстрее, чем тяжелый атом дейтерия и именно этой асимметрией в кинетической энергии объясняется рассинхронизация колебаний в невозбужденных молекулах тяжелой воды, - объясняет профессор Гельмуханов. - Однако, с точки зрения электростатики, атомы H и D, абсолютно одинаковые - у них одинаковые заряды".

Квантовые расчеты ученых показали, что в возбужденной рентгеновским излучением молекуле этот второй фактор ("симметричная" электростатика) перевешивает первый ("асимметричная" кинетическая энергия), именно поэтому движения атомов H и D становятся согласованными.

Обнаруженное "сосуществование" делокализованных и локализованных колебаний в молекулах, по словам ученых, является исключительно важным фактом для исследований миграций колебательных возбуждений в твердых телах и жидкостях. Результаты работы помогут в изучении процессов переноса энергии в конденсированных средах и разработке механизмов контроля фотостимулированных химических реакций.

Похожие новости

  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    748
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    281
  • 14/07/2017

    Ученые СФУ будут отслеживать изменения климата по кольцам тибетских деревьев

    ​Международная группа исследователей с участием российских ученых из Сибирского федерального университета (СФУ) разработала эффективный метод оценки влияния климатических изменений на развитие растений, основанный на математическом моделировании, сообщила пресс-служба СФУ.
    181
  • 01/06/2016

    Ученые СВФУ разрабатывают научный проект по освоению лесов Якутии

    ​Ученые Инженерно-технического института СВФУ оказывают поддержку деревообрабатывающему комплексу Якутии. Совместный проект со специалистами Уральского государственного лесотехнического университета, выполненный на хоздоговорной основе, поможет якутской компании «Алмас» усилить работу в сфере деревообработки.
    751
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    601
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    832
  • 12/05/2016

    Российские физики смоделировали акустические волны в пьезоэлектрических микроструктурах

    ​Физики из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов, Московского физико-технического института и Сибирского федерального университета смоделировали акустические волны в пьезоэлектрических микроструктурах, на основе которых можно создать компактные и высокочувствительные датчики.
    727
  • 16/05/2017

    Ученые СФУ разработали наиболее эффективный материал для аккумулирования водорода

    Красноярские ученые получили новый материал для хранения водорода, сообщила пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ). Материал на основе гидрида магния может хранить массу водорода, составляющую около 7% его собственной массы, и это рекордное значение емкости для всех аналогичных материалов.
    263
  • 24/08/2017

    Сибирские ученые разработали ботинки с навигационной системой

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) совместно с коллегами из Национального исследовательского Томского политехнического университета разработали пешеходную навигационную систему, которая сможет определять координаты пользователя в плотной городской застройке, лесных массивах и даже под землей, сообщила пресс-служба СФУ.
    189
  • 01/08/2017

    В РФ создано акустоэлектронное устройство с диапазоном в два раза больше, чем у аналогов

    ​Исследователи из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов в Москве и Сибирского федерального университета (СФУ) создали эффективное акустоэлектронное устройство на основе синтетических алмазов, сообщила в понедельник пресс-служба СФУ.
    149