9-15 科学家在分子尺度研究电子运动取得新进展

日期：2006-09-15　　访问次数：3456

教育部科技发展中心网2006年9月15日报道：为了更有效的储存和利用能量，科学家们必须首先了解这些过程中的一个基本粒子——电子。控制分子间的电子运动能使我们发展诸如小规模电路等新技术，这些新技术能被应用于太阳能电池等领域。

美国能源部Brookhaven国家实验室的理论化学家Marshall Newton最近在第232届美国化学协会全国大会上，做了关于影响电子转移因素的理论方法的报告。

电子转移在很多生物过程中起着重要作用，包括食物中的能量转化以及神经细胞间的信息传输。电子转移也是光合作用的关键步骤，在这一过程中，电荷发生改变，能量被储存起来。大自然中的这些过程和太阳能电池的原理类似。

Newton表示：“本质上而言，日常生活中的一切都依赖于电子的相互作用。我们现在的工作就是找出是什么让电子从A分子运动到B分子。”还有很多像Newton一样的科学家在建立模型，以研究分子体系中的这些相互作用。在这些体系中，复杂分子通过电子转移进行远距离交流。

电子转移问题的一个关键是，当分子或离子得到或失去一个电子时，它们的原子核发生了怎样的变化。观测这些原子核的结构变化是了解电子怎样运动的重要手段。

Newton已经在这一领域工作了30年，现在他关注的是模拟溶剂在电子转移中的影响。当化学反应在溶液里的分子间发生时，化学键不断被打开和形成，电荷也在分子间重新分配。溶液环境在这些变化过程中控制着电子转移的能量。
Newton正试图建立一个定量学说，它让科学家们能有效的预言电子转移的可能性以及速度。具有如此“预言能力”的学说可以用于设计好的分子体系，来提高光合作用和其它能量产生的效率。Newton表示，即使学者了解了电子转移过程，他们仍然要将它和相应的其它化学过程结合起来考虑。

最后Newton说：“了解电子转移只是第一步，这其中的机制能提供给我们发展能源科技所需要的基本知识。研究的最终目的不是电子转移，而是创造新的东西。”



摘自：教育部科技发展中心