Вихревые электроны внутри молекул: что открыли российские физики

Можно ли заглянуть вглубь молекулы и узнать её структуру без сложных и дорогих экспериментов? Российским физикам удалось сделать большой шаг в этом направлении, предложив новый способ описания поведения многоатомных молекул в экстремально сильных электрических полях.

Прорыв начинается с деталей

Профессор Олег Толстихин и его коллега Кирилл Базаров из МФТИ разработали продвинутую математическую модель, которая способна с высокой точностью рассчитывать, как молекулы вроде воды, бензола или лейцина ионизируются под действием мощных полей. Это особенно важно для химии и фармацевтики, где знание молекулярной структуры может стать ключом к новым лекарствам.

Новый язык для описания квантовой ионизации

Квантовые процессы в подобных условиях традиционно требуют колоссальных вычислений. Однако учёные предложили метод, основанный на функции Грина, позволяющей моделировать распространение электронов от точки к точке в поле. Это даёт существенный выигрыш во времени и точности.

Что происходит внутри молекулы

В процессе расчётов физики обнаружили необычные эффекты, которые ранее оставались скрытыми. Среди них — резкие изменения в молекулярных орбиталях при достижении критической силы поля. Также были замечены аномалии в поведении электронов, покидающих молекулу — по их параметрам можно восстанавливать геометрию соединений.

Вихревые электроны: новые возможности науки

Один из самых поразительных результатов — открытие эффективной генерации вихревых электронов. Эти крошечные вихри несут в себе информацию, необходимую для создания высокоточной молекулярной спектроскопии. А значит, в будущем можно будет различать зеркальные копии лекарственных молекул — что критически важно для разработки безопасных и действенных препаратов.

"Особенно нас вдохновляет открытие того, что сложные молекулы сами по себе являются эффективными 'фабриками' вихревых электронов. Это не просто любопытный квантовый эффект, а ключ к новым технологиям молекулярной спектроскопии…" — Олег Толстихин

Уточнения

Иониза́ция - эндотермический процесс образования ионов из нейтральных атомов или молекул. Ионизация — один из основных путей передачи энергии ионизирующим излучением веществу.