Nhóm tại Pritzker School of Molecular Engineering (University of Chicago) và Abdus Salam ICTP ở Ý đã thực hiện các mô phỏng cơ học lượng tử để hiểu cách ánh sáng cực tím làm biến đổi hóa học của băng. Kết quả nghiên cứu được đăng trên Proceedings of the National Academy of Sciences. Giulia Galli, một trong các tác giả chính, nói rằng trước đây chưa ai mô hình hóa hiện tượng này với mức độ chính xác như vậy.
Câu hỏi xuất phát từ thí nghiệm thập niên 1980, khi người ta thấy băng hấp thụ ánh sáng khác nhau nếu được chiếu vài phút so với hàng giờ. Nhóm dùng phương pháp tính toán do phòng thí nghiệm của Galli phát triển để tách ảnh hưởng của từng kiểu khuyết trong băng: băng hoàn hảo, vị trí trống, ion hydroxide và khuyết Bjerrum. Các khuyết này thay đổi phổ hấp thụ và phát xạ; khuyết Bjerrum gây thay đổi lớn hơn và có thể giải thích các đặc trưng sau khi chiếu lâu.
Ở cấp phân tử, ánh sáng UV có thể làm vỡ phân tử nước tạo ion hydronium, gốc hydroxyl và electron tự do. Tùy khuyết, electron có thể lan truyền hoặc bị bẫy trong khoang nhỏ. Nhóm đang hợp tác với các nhà thực nghiệm để kiểm tra dự đoán và mở rộng mô phỏng cho bề mặt, nhiều khuyết và nước tan.
Từ khó
- mô phỏng — tạo mô hình để giả lập một hệ
- cơ học lượng tử — ngành vật lý nghiên cứu hành vi hạt nhỏ
- khuyết — vị trí không hoàn chỉnh trong cấu trúc rắnkhuyết Bjerrum
- phổ — phân bố ánh sáng theo bước sóng
- ion hydronium — ion nước mang điện tích dương
- gốc hydroxyl — một nhóm nguyên tử OH phản ứng hóa học
- electron tự do — hạt mang điện không liên kết với phân tử
- phát xạ — thải ra năng lượng dưới dạng sóng
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- Tại sao bạn nghĩ khuyết Bjerrum lại gây thay đổi lớn hơn khi chiếu băng lâu?
- Bạn thấy lợi ích gì khi các nhà mô phỏng hợp tác với nhà thực nghiệm trong nghiên cứu này?
- Nếu là nhà nghiên cứu, bạn muốn mở rộng mô phỏng theo hướng bề mặt, nhiều khuyết hay nước tan? Vì sao?
