MSU دانشمندان حل نیم قرن منیزیم dimer رمز و راز

منیزیم dimer (Mg2) شکننده است مولکول متشکل از دو ضعیف تعامل اتم با هم برگزار شد با قوانین مکانیک کوانتومی. آن است که به تازگی پدید آمده به عنوان یک پتانسیل پروب برای درک اساسی پدیده در تقاطع شیمی و ultracold فیزیک اما استفاده از آن شده است خنثی نیم قرن enigma-پنج بالا-دروغ ارتعاشی متحده که کلید فهم چگونه منیزیم اتم ارتباط برقرار کردن اما باید فراموش تشخیص برای 50 سال.

کمترین چهارده Mg2 ارتعاشی متحده کشف شد در سال 1970 اما هر دو اولیه و آزمایش های اخیر باید مشاهده کرده اند در مجموع نوزده متحده است. مانند کوانتومی سرد صورت تجربی از تلاش برای پیدا کردن آخرین پنج شکست خورده و Mg2 تقریبا فراموش شده است. تا به حال است.

Piotr Piecuch دانشگاه ایالتی میشیگان استاد برجسته و MSU بنیاد استاد شیمی همراه با دانشکده علوم طبیعی دانشکده شیمی دانش آموزان فارغ التحصیل Stephen H. Yuwono و Ilias Magoulas, توسعه, جدید, محاسباتی مشتق شده شواهدی وجود دارد که نه تنها یک جهش کوانتومی در اول مبانی شیمی کوانتومی, اما در نهایت حل 50 ساله Mg2 رمز و راز است.

یافته های خود را که اخیرا منتشر شده در مجله علم پیشرفت.

"ما تحقیق کامل از منیزیم dimer روشنی تایید وجود 19 ارتعاشی سطح" گفت: Piecuch که گروه پژوهشی فعال بوده است کوانتومی در شیمی و فیزیک برای بیش از 20 سال است. "با دقت محاسبات زمین و هیجان زده دولت-انرژی پتانسیل منحنی انتقال دو قطبی لحظه ای عملکرد بین آنها و rovibrational متحده ما نه تنها تکثیر آخرین لیزر ناشی از فلورسانس (LIF) طیف اما ما همچنین ارائه راهنمایی برای آینده تجربی تشخیص قبلا حل نشده ،

پس چرا شد Piecuch و تیم خود را قادر به موفقیت در جایی که دیگران شکست خورده بود برای بسیاری از سال است ؟

تداوم Yuwono و Magoulas قطعا علاقه احیا شده و در Mg2 مورد اما پاسخ این است که در تیم درخشان نمایشی از قدرت پيش بينی مدرن الکترونیکی ساختار روش که به نجات آمد زمانی که آزمایش مواجه unsurmountable مشکلات است.

"حضور پس برخوردی خطوط نشات گرفته از یک مولکول دیگری نداریم کسی را بزنیم و سر و صدای پس زمینه گل آلود به صورت تجربی مشاهده LIF طیف" Piecuch توضیح داد. "به مسائل بدتر گریزان بالا-دروغ ارتعاشی متحده Mg2 که گیج دانشمندان برای چندین دهه پراکنده به هوا نازک هنگامی که مولکول شروع به چرخش."

به جای در حال اجرا هزینه آزمایش Piecuch و تیم خود را توسعه کارآمد محاسباتی استراتژی است که شبیه سازی آن آزمایش و آنها این کار را بهتر از هر کسی تا به حال قبل از.

مانند تدریجی ارتعاشی متحده Mg2-بین تقریب بودند قابل قبول نیست. آنها را حل و الکترونیک اتمی شرودینگر معادلات اصول فیزیک کوانتوم که توصیف مولکولی حرکات تقریبا با دقت کامل.

"اکثر محاسبات در این زمینه ما نیاز نیست دقت بالا سطح ما تا به حال برای رسیدن به در مطالعه ما و اغلب متوسل به کمتر از گران قیمت محاسباتی اما ما با ارائه شواهد قانع کننده ای است که این کار نمی خواهد در اینجا" Piecuch گفت. "ما تا به حال به در نظر گرفتن هر تصور فیزیکی اثر و درک عواقب ناشی از غفلت و حتی ریزترین جزئیات در هنگام حل معادلات مکانیک کوانتومی."

محاسبات خود را تکثیر تجربی مشتق ارتعاشی و چرخشی حرکت Mg2 و مشاهده LIF طیف با دقت قابل توجهی--در جهت از 1 cm-1 دقیق می شود. ارائه این محققان با اعتماد به نفس است که پیش بینی های خود را در مورد منیزیم dimer از جمله وجود گریزان بالا-دروغ ارتعاشی متحده بودند ،

Yuwono و Magoulas شد به وضوح هیجان زده در مورد پروژه پیشگامانه اما تاکید اولیه آنها تا به حال شک و تردید در اینکه آیا این تیم موفق خواهد بود.

"در ابتدا ما حتی مطمئن است که اگر ما می تواند کشیدن این بررسی کردن به خصوص با توجه به تعداد الکترون ها در منیزیم dimer و دقت مورد نیاز ما دولت از هنر و محاسبات گفت: Magoulas کار کرده است که در Piecuch این گروه تحقیقاتی برای بیش از چهار سال و می آموزد ارشد در سطح کوانتومی شیمی دوره در MSU.

"این منابع محاسباتی ما تا به حال به پرتاب در این پروژه و میزان اطلاعات ما تا به حال به مراحل بسیار زیاد شد--بسیار بزرگتر از همه قبلی من محاسبات ترکیب" اضافه شده Yuwono که او نیز می آموزد شیمی فیزیک در دوره های MSU کار کرده است و در Piecuch این گروه تحقیقاتی پس از 2017.

مورد بالا-دروغ ارتعاشی متحده Mg2 که طفره رفت دانشمندان برای نیم قرن است که در نهایت بسته شده اما جزئیات این محاسبات است که ترک آن را به طور کامل باز و قابل دسترس در علم پیشرفت سایت. Yuwono, Magoulas و Piecuch امیدوارم که محاسبات را الهام بخش جدید مطالعات تجربی.

"مکانیک کوانتومی این است که یک تئوری ریاضی با پتانسیل توضیح جزئیات صمیمی از مولکولی و دیگر میکروسکوپی پدیده" Piecuch گفت. "ما با استفاده از Mg2 رمز و راز به عنوان یک فرصت برای نشان می دهد که قدرت پيش بينی مدرن محاسباتی روش های مبتنی بر اول-اصول مکانیک کوانتومی است و دیگر محدود به چند الکترون گونه است."

###

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.