Когда дело доходит до атомных свойств, размер имеет значение

Исследование технологического университета Чалмерса, Швеция, дало новые ответы на фундаментальные вопросы о взаимосвязи между размером атома и другими его свойствами, такими как электроотрицательность и энергия. Полученные результаты открывают путь к дальнейшему развитию материалов. Впервые появилась возможность при определенных условиях составить точные уравнения для таких соотношений.


«Знание размера атомов и их свойств жизненно важно для объяснения химической реакционной способности, структуры и свойств молекул и материалов всех видов. Это фундаментальное исследование, которое необходимо нам для достижения важных успехов», — объясняет Мартин Рам, главный специалист. автор исследования и руководитель исследований кафедры химии и химической инженерии Технологического университета Чалмерса.

Исследователи, стоящие за исследованием, в том числе коллеги из Пармского университета, Италия, а также с факультета физики Технологического университета Чалмерса, ранее работали с квантово-механическими расчетами, чтобы показать, как свойства атомов меняются под высоким давлением. Эти результаты были представлены в научных статьях в журнале Журнал Американское химическое общество и ХимФисХим.

Новое исследование, опубликованное в журнале Химическая наука, представляет собой следующий шаг в их важной работе по изучению взаимосвязи между радиусом атома и его электроотрицательностью — важной частью химических знаний, поиск которой ведется с 1950-х годов.

Создание новых полезных уравнений

Изучая, как сжатие влияет на отдельные атомы, исследователи смогли вывести набор уравнений, объясняющих, как изменения одного свойства — размера атома — могут быть переведены и поняты как изменения других свойств — полной энергии и энергии. электроотрицательность атома. Вывод был сделан для специальных давлений, при которых атомы могут принимать одну из двух четко определенных энергий, двух радиусов и двух электроотрицательностей.

«Это уравнение может, например, помочь объяснить, как увеличение степени окисления атома также увеличивает его электроотрицательность, и наоборот, в случае уменьшения степени окисления», — говорит Мартин Рам.

Ключевой вопрос для науки о неизученных материалах

Одна из целей исследования заключалась в том, чтобы помочь выявить новые возможности и возможности для производства материалов под высоким давлением. В центре Земли давление может достигать сотен гигапаскалей — и сегодня такие условия достижимы в лабораторных условиях. Примеры областей, где сегодня используется давление, включают синтез сверхпроводников, материалов, которые могут проводить электрический ток без сопротивления. Но исследователи видят впереди много других возможностей.