¿Cómo rotan las moléculas en un solvente? Responder a esta pregunta es una tarea complicada ya que la rotación molecular se ve perturbada por una gran cantidad de átomos circundantes. Durante mucho tiempo, las simulaciones por computadora a gran escala han sido el enfoque principal para modelar la moléculainteracciones solventes. Sin embargo, son extremadamente lentos y a veces completamente inviables. Ahora, Mikhail Lemeshko del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria IST Austria ha demostrado que los angulones, un cierto tipo de cuasipartícula que propuso hace dos años,de hecho se forman cuando una molécula se sumerge en helio superfluido. Esto ofrece una descripción rápida y simple para la rotación de moléculas en solventes.
En física, el concepto de cuasipartículas se usa como una técnica para simplificar la descripción de sistemas de muchas partículas. Es decir, en lugar de modelar interacciones fuertes entre billones de partículas individuales, uno identifica los bloques de construcción del sistema que están interactuando entre sísolo débilmente. Estos bloques de construcción se llaman cuasipartículas y pueden consistir en grupos de partículas. Por ejemplo, para describir las burbujas de aire que se elevan en el agua desde los primeros principios, uno necesitaría resolver un enorme conjunto de ecuaciones que describen la posición y el momento de cada aguamolécula. Por otro lado, uno podría notar que las burbujas en sí mismas pueden tratarse como partículas individuales, o cuasipartículas, lo que simplifica drásticamente la descripción del sistema. Como otro ejemplo, considere un caballo corriendo envuelto en una nube de polvo.Uno puede pensar en ella como una cuasipartícula que consiste en el caballo y la nube de polvo que se mueve junto con él.Más de un 'cuasi-caballo' es sustancialmente más fácil en comparación con el tratamiento de cada grano de polvo, así como el caballo, por separado en una simulación complicada.
El último ejemplo es similar a lo que Mikhail Lemeshko hizo en su estudio. En lugar de tratar la molécula giratoria y todos los átomos del material circundante por separado, usó angulones para ver el problema desde una perspectiva diferente. Cuasipartículas de angulon, que se formancuando un objeto giratorio interactúa con un entorno circundante, Temeshko y Schmidt predijeron teóricamente hace dos años. Sin embargo, hasta ahora, solo se los consideraba teóricamente y su existencia real aún no se había demostrado. El estudio de Lemeshko, que se publicó hoy en Cartas de revisión física , se basa en datos experimentales recopilados por varios laboratorios durante las últimas dos décadas. Todos los experimentos tenían una cosa en común: se observó que las moléculas de diferentes tipos giraban dentro de pequeñas gotas de helio superfluido. Como ha demostrado Lemeshko, independientemente de lo cualSe estudió la molécula, ya sea especie pesada o ligera, metano, agua, dióxido de carbono o amoníaco, el resultado de la teoría del angulón siempre estuvo de acuerdo con las mediciones. Esto indica que las cuasipartículas de angulón se forman dentro de las gotas de helio.
"En nuestro primer estudio propusimos los angulones como una posibilidad para describir la rotación de moléculas en solventes. Ahora hemos proporcionado pruebas contundentes de que los angulones realmente existen", dice Lemeshko. Esto simplifica sustancialmente las teorías existentes de muchas partículas y podría conducir a aplicaciones enfísica molecular, química teórica e incluso biología.
Enderalp Yakaboylu, un postdoc en el grupo de Lemeshko, ya encontró una primera aplicación de la teoría del angulón. Los autores predijeron que incluso un medio no polarizable puede proteger una impureza sumergida de un campo electromagnético externo. Este efecto, que parecepara contradecir la intuición, se llama "cribado anómalo" y es causado por un intercambio de momento angular a nivel cuántico. El descubrimiento, que los autores también publican Cartas de revisión física , fue posible al describir la partícula cargada y los alrededores que interactúan como cuasipartícula de angulón. Las mediciones futuras mostrarán si la predicción se puede probar experimentalmente.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :