Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Российский ученый раскрыл механизм прилипания электронов к кислороду
Физик из МФТИ рассчитал скорость трехчастичного присоединения электрона к молекуле кислорода в газовых смесях с большим содержанием паров воды. Эти результаты перспективны как для плазменных технологий, в том числе в быстро развивающейся плазменной медицине, так и при описании электрических явлений в атмосфере.
Работа опубликована в журнале Physics of Plasmas. Трехчастичное присоединение электрона — это процесс, в котором электрон присоединяется к молекуле кислорода (O2), образуя стабильный отрицательный ион (O2⁻). Это приводит к существенному изменению электропроводности и других важных свойств слабоионизованного воздуха и плазмы в нем. Чтобы эта реакция произошла, необходима третья нейтральная частица, которая заберет избыточную энергию, выделяемую при формировании иона.
Процесс называется трехчастным, так как требует три частицы для его осуществления. Понимание механизма протекания этой реакции важно для понимания механизма потери электронов в ионосфере Земли, в плазме газовых разрядов и при создании искусственных источников ионизации. Особенность данного процесса состоит в его существенном ускорении при добавлении в воздух и другие газы молекул воды, что делает изучение этой реакции особенно актуальным для исследований плазмы вблизи поверхности воды и биологических объектов.
Ранее реакция трехчастичного присоединения электрона к молекуле кислорода в смесях с парами воды рассматривалась только для «холодных» электронов при комнатной температуре. Недавно были получены экспериментальные данные по скорости этой реакции с высокогоэнергичными электронами, нагреваемыми в смесях воздуха с парами воды сильным электрическим полем. На основе этих данных Николай Александров, профессор МФТИ, разработал теоретический подход, описывающий кинетику превращения электронов в отрицательные ионы в такой системе.
Стандартные методы, применимые для описания присоединения электронов к молекулам кислорода, оказались неприменимы для случая третьего тела – молекулы воды из-за ее аномально большого постоянного дипольного момента. Поэтому был нужен новый подход, описывающий кинетику рассматриваемого трехчастичного процесса в газовых смесях с большим содержанием паров воды.
«Сначала нужно было определить вклад различных автоионизационных состояний молекулярных ионов кислорода в процесс данной трехчастичной реакции, используя результаты экспериментального исследования, в котором измерялась скорость прилипания электронов к молекуле кислорода в разряде. Полученные данные помогли понять, какие состояния нестабильных ионов кислорода играют основную роль в реакции с водой, и предложить общий подход для вычисления скорости гибели электронов и образования отрицательных ионов в кислородсодержащих газовых смесях с большим содержанием паров воды в зависимости от электрического поля», — рассказал Николай Александров, профессор Центра образовательных программ Физтех-школы физики и исследований имени Ландау МФТИ.
Неожиданный результат показали газовые смеси с 50-ти процентным содержанием молекул воды. Для них коэффициент скорости гибели электронов практически не меняется при увеличении электрического поля и средней энергии электронов в несколько раз. Выяснилось, что процесс наиболее эффективен, когда в реакции участвуют электроны с энергией 0,09 эВ, доля которых может сохраняться даже при сильном изменении электрического поля из-за неравновесного характера распределения электронов по энергиям. Таким образом, константа скорости реакции зависит не только от средней энергии электронов, но и от состава газовой среды при наличии в ней большого содержания паров воды.
Ученый обнаружил, что с увеличением давления в этих же смесях константа скорости реакции начинает снижаться даже при умеренных давлениях. Такой эффект насыщения происходит из-за того, что при большом количестве, молекулы воды начинают препятствовать спонтанному развалу нестабильных ионов кислорода, переводя эти ионы в стабильные состояния. Этот же явление наблюдалось и в экспериментальной работе.
Предложенный подход позволяет надежно рассчитывать скорость трехчастичного превращения электронов в отрицательные ионы кислорода в различных газовых смесях с большим содержанием воды и объясняет экспериментальные наблюдения в смесях воздуха с парами воды в сильном электрическом поле.
Работа вносит вклад в понимание процессов в неравновесной плазме и может применяться для моделирования разрядных процессов и плазменных взаимодействий в средах с водяным паром.
Telegram 
Дзен 
VK Специалисты центра изучения недр «Геосфера» извлекают из образцов грунта все необходимые данные о действующих и перспективных месторождениях нефти. Рутинные операции с керном делегированы роботам. Умные помощники трудятся 24/7 и позволяют исследователям сосредоточиться на научных и технологических задачах.
Исследование НовГУ показало, что атлетическая гимнастика — один из самых эффективных способов борьбы с ожирением, в отличие, например, от бега. Тренировки с отягощениями не только помогают сжечь жир, но и укреплять мышцы, при этом щадя суставы и сердечно-сосудистую систему. Назван и оптимальный комплекс упражнений для таких людей: три силовые тренировки в неделю по 40–90 минут.
Международная группа физиков из России (включая ученых ТГУ), Казахстана и Японии экспериментально зафиксировала необычное явление: стрела, движущаяся прямолинейно, оставляет за собой след в форме винтовой спирали. Это противоречит классическим представлениям, но было подтверждено в эксперименте с переходным излучением. Открытие меняет существующие взгляды на природу закрученного света и имеет значительные перспективы как для фундаментальных исследований, так и для прикладных технологий.
На стыке трех литосферных плит у Красного моря заметили необычный вулканический процесс: где-то магма поднимается равномерным потоком, где-то — по частям. По мнению геологов, такой «пульс» вызван тем, что в некоторых местах магма с большим трудом пытается пробиться на поверхность.
Анализ свыше миллиона фрагментов из выступлений в датском парламенте показал, что с приходом в правительство политики начинают изъясняться менее простым и понятным людям языком. Причины тенденции автор исследования увидел в обязанностях, которые накладывает правительственная должность.
Воспалительные процессы в организме в небольших объемах идут после каждой тренировки или заметной нагрузки в повседневной жизни. В таких случаях они полезны, потому что без них не могут прогрессировать мышцы. Однако у людей пожилого возраста воспалительный процесс может стать хроническим, причем безо всяких нагрузок, и ускорять старение. Теперь ученые установили, что это вовсе не обязательная закономерность.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно