Молекулярные стекла решают давний парадокс Аррениуса
Стекла — это некристаллические, но твердые состояния вещества, в которых молекулы и атомы расположены не в правильной кристаллической решетке, а в неупорядоченном порядке. Стеклообразные материалы широко используются в различных областях, например, в синтезе фармацевтических препаратов и разработке электроники или оптических устройств.
При изучении движения и изменений в различных материалах и веществах физики обычно опираются на так называемую модель Аррениуса. Это математическая модель, предложенная Сванте Аррениусом в 1889 году, которая может быть использована для расчета влияния температуры на скорость термоактивируемой химической реакции или физического процесса.
Предыдущие исследования показали, что при применении модели Аррениуса к молекулярным стеклам получаются нереалистично малые предэкспоненциальные множители. Предэкспоненциальные множители — это значения, описывающие внутренний временной масштаб движения молекул без учета температурных эффектов.
Исследователи из Силезского университета и Военно-морской исследовательской лаборатории в Вашингтоне, округ Колумбия, собрали новые данные, которые могут объяснить это хорошо задокументированное несоответствие модели Аррениуса.
В их статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, представлена обновленная физическая модель, которую можно использовать для описания постепенных молекулярных перестроек в стеклах и других неупорядоченных материалах.
«Вдохновение для этой работы пришло из проблемы, существовавшей в этой области десятилетиями, но которую многие исследователи постепенно научились принимать», — сказала Phys.org Марзена Рамс-Барон, первый автор статьи.
«Когда ученые анализируют молекулярные движения в стеклах, используя уравнение Аррениуса, они часто получают предэкспоненциальные множители, которые явно нефизичны, иногда на много порядков меньше, чем то, что должно быть возможно с молекулярной точки зрения. Долгое время у нас также не было убедительного объяснения этого несоответствия».
Идея этого исследования пришла к исследователям во время изучения серии тщательно разработанных молекул, содержащих внутренне вращающиеся фрагменты, называемые молекулярными роторами. В этих системах отдельные части молекулы могут вращаться относительно остальной молекулярной структуры.
«Эти системы были почти идеальными модельными соединениями, потому что мы точно знали, какой именно молекулярный фрагмент вращается», — сказал Рамс-Барон.
«Удивительно, но, несмотря на то, что роторы были структурно очень похожи, экспериментально определенные предэкспоненциальные факторы различались почти на семь порядков. В этот момент нам стало ясно, что проблема не может быть вызвана исключительно молекулярной структурой. Почти точно в этот момент мы наткнулись на в значительной степени забытую теоретическую статью, опубликованную французским физиком Бротом в конце 1960-х годов.
Он предположил, что энергия активации может быть не постоянной, как предполагается в традиционном анализе Аррениуса, а вместо этого может изменяться с температурой». «Это можно разрешить только с помощью экспериментов с постоянным объемом».
Исследователи показали, что эта идея, предложенная Клодом Бротом более 80 лет назад, может объяснить аномальные параметры Аррениуса, наблюдаемые в молекулярных стеклах. Поэтому они решили проверить эту концепцию экспериментально, используя разработанные ими молекулярные системы.
«Таким образом, нашей главной задачей стало определить, можно ли наконец разрешить давний «парадокс Аррениуса», отделив внутренние тепловые эффекты от эффектов, связанных с плотностью, скрытых в обычных измерениях», — объяснил Рамс-Барон.
«Ключевая идея заключалась в понимании того, что температура и плотность неразделимы в обычных экспериментах, когда времена релаксации измеряются как функция температуры при атмосферном давлении».
Когда материал охлаждается при постоянном давлении, изменяется не только его температура, но и плотность молекул. Если плотность молекул также изменяется, то энергия активации будет зависеть как от тепловых эффектов, так и от эффектов, связанных с плотностью молекул.
«Чтобы разделить эти эффекты, мы объединили широкополосную диэлектрическую спектроскопию с методом зависимости давления от объема и температуры». «Измерения PVT», — сказал Мариан Палух, соавтор статьи.
«Это позволило нам восстановить времена релаксации в условиях постоянного объема (или изохории). Проще говоря, мы задались вопросом: что произойдет, если плотность останется неизменной, а температура изменится? Как только мы это сделали, парадокс практически исчез».
Эксперименты команды показали, что энергия активации в молекулярных стеклах не постоянна, а линейно уменьшается с понижением температуры. Примечательно, что это в точности соответствует предсказанию Брота, сделанному несколько десятилетий назад.
«Это означает, что аномальные предэкспоненциальные факторы, наблюдаемые в традиционном анализе Аррениуса, вовсе не являются загадочными или нефизическими; они возникают потому, что эффекты плотности скрыты внутри стандартных измерений», — сказал Палуч.
Информация для будущих исследований в области физики конденсированных сред
Недавняя работа Рамс-Барон и ее коллег объясняет, почему традиционные подходы к аппроксимации Аррениуса, как правило, давали нереалистичные энергии активации при применении к молекулярным стеклам. Кроме того, она предлагает альтернативную структуру, которая может лучше подходить для анализа термически активированных процессов в конденсированных средах.
«Наша статья дает физическое объяснение давнему противоречию в интерпретации вращательной динамики в молекулярных стеклах», — сказала Рамс-Барон.
«Вместо того чтобы прибегать к абстрактным поправкам на энтропию, мы показываем, что кажущиеся нереалистичными параметры Аррениуса могут быть преобразованы в значимые молекулярные величины, если эффекты плотности должным образом учтены».
Исследователи считают, что их исследование может также иметь значение для изучения других материалов, помимо молекулярных стекол. Фактически, это может позволить внедрить более надежные подходы к изучению химических и физических процессов в различных материалах и соединениях, включая полимеры, различные твердые вещества и даже фармацевтические препараты.
«Наши результаты показывают, что в системах, где молекулярная динамика чувствительна к изменениям плотности, экспериментально определенные параметры активации могут содержать скрытые вклады, связанные с плотностью», — объяснила Палуч. «Следовательно, некоторые существующие подходы, используемые для описания молекулярной подвижности, релаксационного поведения или стабильности материалов, могут потребовать корректировки или переинтерпретации».
Результаты, полученные Палуч и ее коллегами, в конечном итоге могут помочь в разработке материалов с более предсказуемыми термическими и механическими свойствами. Однако до этого исследователи планируют более подробно изучить наблюдаемое ими явление, чтобы понять, является ли оно универсальным или актуально только для конкретных материалов или сценариев.
«Наша статья — это только начало», — добавила Рамс-Барон. «Хотя она разрешила один парадокс, она также открыла множество совершенно новых вопросов. В ближайшем будущем мы хотим понять, насколько универсален этот феномен и какие молекулярные факторы определяют чувствительность вращательных барьеров к изменениям плотности».
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - 19.06.2025 (990)
20.06.2025 - 07.08.2025 (990)
08.08.2025 - 26.09.2025 (1000)
27.09.2025 - 15.11.2025 (1000)
16.11.2025 - 09.01.2026 (1000)
10.01.2026 - 03.03.2026 (1000)
04.03.2026 - 22.04.2026 (1000)
23.04.2026 - 04.06.2026 (990)
05.06.2026 - 25.07.2026 (1000)
26.07.2026 - 13.09.2026 (1000)
14.09.2026 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Виды пришельцев, которых чаще всего встречают

Вновь всплывает свидетельство об обломках НЛО в Розуэлле

Встречи с оборотнями и порталы в иной мир

Выключение слежки на ТВ не остановит телеметрию

Высокопоставленные военные наблюдатели

Загадочные случаи наблюдения НЛО у острова Каталина

Загадочные черные треугольники замечены над США

ИИ-агенты начали делать то, о чём их не просили

Как получить доступ к глубоким аспектам реальности

Моряки описывают исчезновение и появление НЛО

Наблюдения НЛО в форме черных треугольников

Насильственная смерть связана с быстрой реинкарнацией

НЛО над секретными военными базами США

Пентагон обнародовал новые материалы об НЛО

Покрывающие Мальту колеи связали с Античностью

Полиция США получит летающий электромобиль

Полковник, который руководил первым расследованием НЛО

Представители власти хотят знать об НЛО

Седьмая подборка документов об НЛО

Человеку ввели ИИ-вирусы - результат засекречен

Как открыть кондитерский цех. Хранение тортов и выбор витрины

Хранение термолабильных лекарств в аптеке. Правила холодовой цепи

Военные обьекты США под наблюдением НЛО

Есть ли у вас воспоминания о прошлой жизни

Загадочные явления над Калифорнией

Загробная жизнь. Путешествие по незримым мирам

Как демократы будут действовать в отношении НЛО

Наблюдения НЛО в небе над Армой

НЛО летают над секретной военной базой США

Новые документы содержат сведения о треугольном НЛО

Опубликована седьмая подборка документов об НЛО

Остров Каталина был местом частых наблюдений НЛО

Пентагон опубликовал седьмую партию файлов об НЛО

Планета Х окружена маскирующим полем

Сведения о наблюдениях НЛО в районе острова Каталина

Сведения о треугольных летательных аппаратах

Светящиеся сферы над Портлендом

Странные случаи наблюдения НЛО у острова Каталина

Тела неземного происхождения на месте крушения НЛО

Треугольные НЛО летают над военными объектами

Через десять лет ИИ погубит человечество

Черные треугольники над секретными объектами США

Для исследования Ноева ковчега задействован робот

Загадочное расположение звезд на картине Ван Гога

Загадочный зверь нападает на животных

Замаскированный НЛО вызвал радугу

Какое именно небо вдохновило Ван Гога

Краб размером со слона на снимке с марсохода

Место, где могут зарождаться гигантские планеты

Моряки заметили группу НЛО около Новой Шотландии

Нам конец если мы не договоримся с ботами

Немецкая партия направила запрос об НЛО

Неожиданная закономерность в сообщениях о реинкарнации

НЛО замаскированный под облако над Вашингтоном

НЛО размером с планету вылетает из Солнца

Облако в форме НЛО в провинции Юньнань

Планеты Уран и Нептун имеют разное происхождение

Реальность может утекать в пятое измерение

Скандал вокруг телесюжета с привидениями

Частица может объяснить, почему мы существуем

Черные сферы нашли на месте приземления НЛО

Этическая дискуссия о терраформировании Марса

Археологические находки, бросающие вызов истории

Древняя легенда, которая могла быть реальностью

Загадочное существо из другого измерения

Как открыть скрытый мир внутри вашего сознания

Место приземления НЛО в пустыне Юты

Может ли ИИ стать причиной миллиарда смертей

Назначение каменного монумента в Западной Сахаре

Небесные призраки, что скрывалось на орбите

Новая книга раскрывает правительственные секреты

Паника вокруг пси-оружия. От экстрасенсов ЦРУ до Апокалипсиса

Под Новосибирском замечен инопланетный конвой

Подлинность съемки Паттерсона-Гимлина сомнительна

Самый загадочный текст до сих пор не расшифрован

Странное загадочное существо сняли в Мексике

Таинственное существо вызвало страх

Таинственный бледный хищник замечен в Мексике

Тайская гадалка стала жертвой жуткой аферы

Трамп проинформирован о секретной программе по НЛО

Уфолог выдвигает теорию о странном существе

Чупакабру заметили на границе США и Мексики

Атланты прилетали на Землю с Марса

Ватикан и внеземные миры

Жутковатое облако-НЛО над Вашингтоном

Затонувший Китеж, НЛО и тайны ротонды

Звон контакта. Телепатический шум в ушах

Кем на самом деле были библейские нефилимы

Когда ИИ развивает навыки, а когда их разрушает

Куда исчезает сознание после смерти

Может ли наша Вселенная быть симуляцией

Нас забирали инопланетяне

Насмешки мешают изучению НЛО

Образ пришельца как зеркало человечества

Польские военные ищут неопознанный летающий объект

Признаки жизни на Марсе могут оставаться незамеченными

Призраки могут быть отголосками иных реальностей

Солдат был убит рептилоидом у Зоны 51

Таинственный зверь из хроник Колумба

Торговые соглашения с подземным народом

Чиновник пишет книгу, в которой описывает инопланетян

Энерголинии, связывающие древние святыни

Аутстаффинг для бизнеса. Преимущества

Вот так и наступит конец света

Загадочная аномалия на месте крушения самолета Эрхарт

Загадочные объекты появились над японской АЭС

Земля не готова к встрече с внеземной угрозой

Инопланетяне слишком страшны, чтобы думать о них

Люди должны подружиться с ботами

Надежды найти самолет Эрхарт не оправдались

НЛО изготовленные из неизвестных материалов

НЛО упал на кукурузном поле в Миннесоте

Похожие на НЛО облака над Вашингтоном

Правительство США подтвердило реальность НЛО

Сверхъестественные силы убивают овец в Мексике

Секретные файлы связаны с программой AAWSAP

Скрывается ли жизнь в недрах Марса

Таинственный куб на обратной стороне Луны

Тайная история цивилизации, скрытая в мифах

Тайные общества формируют коллективное сознание

Частица раскроет тайну нашего существования

Что на самом деле скрывается за феноменом дежавю

Эксперт не верит в найденные тела инопланетян

Аналитик ВВС США рассказал о древнем артефакте

Беззвездное облако может быть темной галактикой

Босс НАСА не исключает возможности существования ВЦ

Двенадцать видов пришельцев правят человечеством

Кристаллы соли расскажут о жизни подо льдом Энцелада

Кто вырубил исполинские камни Баальбека

Могут ли динозавры жить на других планетах

НЛО блокируют европейские стратегические объекты

НЛО пролетает над вулканом Этна

Новая исследовательская миссия к Фобосу

Подземные цивилизации и летающие колесницы

Полицейский зафиксировал НЛО

Почему соседние лифты приезжают одновременно

Таинственная мумия из глубин гор Сан-Педро

Тайна демонов-соблазнителей

Тамильский колокол - настоящий неуместный артефакт

Что скрывает аномалия на дне Балтики

Электромагнитные секреты Великой Пирамиды

Я видел нечеловеческих существ

Японская миссия по сбору образцов грунта Фобоса

Бывший чиновник Пентагона видел инопланетян

Високосные секунды решено отменить

Жёлтый император - пришелец со звезды Регул

Жуткую теневую фигуру сняли на крыше здания

Машина Tesla Roadster бросает вызов гравитации

Медитация поможет развить экстрасенсорные способности

Модернизация детекторов гравитационных волн

Мозги в пробирке научились читать шрифт Брайля

Намёки на самовзаимодействующую темную материю

Не пришельцы, а демоны

Неизвестный сигнал из пространства, где ничего нет

НЛО, инопланетяне и пришельцы

Первая классификация почвы Марса

Пленные инопланетяне умерли от голода

Программы по поиску выживших после крушения НЛО

Священник уверен, что НЛО и демоны близки по природе

Ужасающая правда о тематическом парке

Уфолог назвал бредом версию астронавта о НЛО

Черная дыра, блуждающая вдали от центра галактики

Ядерное противодействие астероидной угрозе

Аккумуляторы для возвращения человечества на Луну

Годовщина похищения в Паскагуле

Как Земля влияет на пространство-время

Как нам контролировать космическое пространство Земли

Как темная энергия меняется с течением времени

Как у Марса появились спутники

Коллекция документов проекта 'Звездные врата'

Компания Tesla представила летающий автомобиль

Мантия Земли дышала кислородом за миллиард лет до жизни

Медитация и симметрия наблюдателя и Вселенной

Насколько сильно сжимается Луна

Обнаружен самый быстро вращающийся астероид

Отклонения от предсказаний Стандартной модели

Планетные системы делятся на два отдельных семейства

Путешествие на Марс может обойтись слишком дорого

Реальная форма раскаленных атмосфер экзопланет

Спецназ убил рептилоидов в бою неподалёку от Зоны 51

Тела инопланетян обнаружены в Розуэлле

Удивительные истинные цвета белых карликов

Умирающее Солнце разорвет Солнечную систему

Аргументы против воскресения Иисуса

Бог подтвердил, что НЛО - демоны

Звездолет инопланетян, пролетающий мимо Солнца

Наверх
Яндекс.Метрика