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跨学科的科学家团队开发了一种新的数值技术来描述溶剂中的分子

费曼图是凝聚态物理中的强大工具。通过将高度复杂的方程转化为多组简单图表,该方法已成为理论物理学家工具箱中最尖锐的工具之一。Giacomo Bighin,奥地利科学技术研究所(IST奥地利)的Mikhail Lemeshko小组的博士后,现在扩展了Feynman图技术:最初设计用于亚原子粒子,这是可以想象的最简单的物体,该技术现在可以用于分子,更复杂的对象。该研究发表在“物理评论快报”杂志上,预计将大大简化溶剂中分子旋转的描述。这使科学家们更接近他们的长期目标,即在微观水平上理解溶剂中的化学反应,并可能控制它们。

有时当你遇到问题时,解决方案可能比你想象的更接近,例如你正在研究领域的不同领域。但是跨学科思考是困难的,需要良好的专业知识和环境组合这促进了这种跨学科的合作。Giacomo Bighin在IST奥地利找到了这样一个环境,他是一名凝聚态物理学家,加入了分子物理学家Mikhail Lemeshko的团队。结果是分子物理学的一种新方法,它可以极大地促进溶剂中旋转分子的描述,并为最终控制它们的反应铺平道路。

“分子总是旋转,它们之间的相互作用取决于它们的相对取向。也就是说,如果它们用另一端撞到另一个分子,它会产生与用另一端撞击它时不同的效果,”Mikhail Lemeshko解释道。在分子气体的实验中已经控制了分子的取向和化学反应,但是在溶剂中进行相同的操作是非常具有挑战性的。这是Mikhail Lemeshko及其团队正在努力实现的长期目标,一步一个脚印。他们刚刚采取的步骤是更好地描述分子在溶剂中的旋转 - 这是最终控制环境中反应的先决条件。

然而,转移方法并不容易。“费曼图表适用于点状粒子这样的电子。点状意味着它们不受旋转的影响:如果旋转电子,它看起来与以前完全一样。另一方面,分子更复杂,可以旋转并改变他们在太空中的方向“Giacomo Bighin解释道。为了将方法从电子转移到分子,他必须开发一种新的形式主义。以前,不知道它是否适用于分子,并且适应该方法需要Bighin超过一年。现在,形式主义已准备好用于化学问题。

“我们希望来自更多分子背景的人们能够看到现在可以用这种方式研究分子。该技术可以在凝聚态物理中提供极其精确的结果,并且它有可能在分子模拟中达到相同的精度,” Lemeshko补充道。

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