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

  • 27/11/2017

    Композиционный материал из графена и дисульфида ванадия повысит емкость и скорость заряда литий-ионных батарей

    ​Ученые из Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН совместно с коллегами из СФУ и Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» предложили использовать соединение графена с монослоем дисульфидом ванадия в качестве анодного материала для литий-ионных батарей.
    237
  • 01/11/2017

    Сибирские ученые изучили новый тип нанопластин для применения в медицине

    ​Ученые из Института физики имени Л. В. Киренского Красноярского федерального исследовательского центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета впервые изучили магнитные свойства, структуру и состав новых наночастиц семейства халькогенидов (элементов 16-й группы периодической системы, к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний и ливерморий).
    142
  • 15/12/2017

    Химики создали новый класс люминофоров для электронной промышленности

    ​Международный коллектив химиков из Китая, России и Японии синтезировал новое кристаллическое вещество на основе оксидов редкоземельных металлов, а также описал его структуру и свойства. Расшифровка рентгенограммы нового соединение установила, что он относится к новому, ранее неизвестному классу.
    30
  • 14/12/2017

    Ученые СФУ установили, что у Марса не было шанса стать обитаемым

    ​Профессор Сибирского федерального университета (СФУ) Николай Еркаев и его зарубежные коллеги из Австрии и Германии считают, что на Марсе никогда не было жизни и возникнуть она там не могла.К такому выводу они пришли, построив модель формирования планет, обладающих сравнительно небольшой массой.
    33
  • 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.
    841
  • 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.
    833
  • 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.
    949
  • 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.
    388
  • 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.
    735
  • 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.
    345