吸附在盐晶体表面的振动一氧化碳分子在几毫秒后停止移动。科学家现在发现这主要是由于电磁波的发射。因此,表面上化学键的作用似乎不如先前所认为的那么重要。莱顿化学研究所的JörgMeyer为12月14日出现在“科学”杂志上的基础研究做出了贡献。
当一氧化碳(CO)分子附着在NaCl盐晶体的表面上时,不同原子和分子之间的所谓化学键被认为是非常重要的。不仅要将分子保持在表面的稳定位置,还要保持振动能量的传递。 “你可以将这种结合力与汽车减震器中的弹簧进行比较,从而使驾驶更加平稳,”迈耶解释道。 “我们现在发现,由于电磁波的发射,盐表面上的振动CO分子主要减慢,而且由于化学键的影响较小。”这些波浪在振动能量的转移中似乎比以前认为的更重要。
根据迈耶的观点,原子,分子和表面之间化学键的正确理论描述需要量子力学。因此,量子力学也被认为是描述振动能量转移的关键。相比之下,电磁波背后的经典理论,如光或无线电波,是所谓的连续统理论,没有明确说明物质由单个原子组成的事实。苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·马克斯韦尔(James Clerk Maxwell)在19世纪下半叶发展了这一理论,那时尚未发明量子力学。 “因此,实际上令人惊讶并且最初很难相信这样的理论在这里起着关键作用 - 就像它在宏观尺度上对有限范围的无线电传输一样。”
Meyer与哥廷根大学的研究小组以及由Dirk Schwarzer和Alec Wodtke领导的当地Max Planck研究所密切合作,他们将观察结果转化为关于化学键合对表面作用的新见解。 “事实上,他们提出了这个想法,我并没有立刻相信,”迈耶笑着说。在实验方面,哥廷根集团使用独特的中红外发射光谱仪,具有前所未有的灵敏度和时间分辨率。梅耶本人通过计算机模拟做出了贡献。 “对于这些模拟的部分,我需要设计和实现新的计算机程序,其他需要大量的计算工作,因此需要在我的计算机集群而不是笔记本电脑上运行。”
从科学的角度来看,迈耶认为该项目是一个有趣的化学,物理和应用计算机科学的大熔炉。这项研究使他能够获得关于能量如何在原子尺度上传递的非常基本的见解。迈耶:“这些基本过程最终决定了为什么能够在宏观世界中有效利用或浪费能源,这已经开始意识到能源和可持续性的重要性。”