Luận án tiến sĩ về động lực học vi mô của nước

• Tác giả: Tran Thi Nhan
• Người hướng dẫn: Assoc. Le Tuan
• Trường học: Ha Noi Pedagogical University 2
• Chuyên ngành: Theoretical Physics and Mathematical Physics
• Đề tài: Nghiên Cứu Động Lực Học Vi Mô Của Nước
• Loại tài liệu: doctoral thesis
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Ha Noi

• DECLARATIONS
• ACKNOWLEDGMENTS
• 1. INTRODUCTION
• 1.1. Objectives and scopes
• 1.2. Mission of research
• 2. CHAPTER 1: PROPERTIES AND COMPLICATED BEHAVIORS OF WATER
• 1.1. Fundamental physical properties
• 1.1.1. Molecular structure and polarization
• 1.1.2. Dielectric constant of liquid water and aqueous solutions
• 1.1.3. Semi-empirical models for dielectric relaxation
• 1.1.3.1. Models of non-Debye type relaxation
• 1.1.4. Microscopic theories of permittivity relaxation
• 1.1.4.1. Kirkwood-Fröhlich equation
• 1.1.5. Static dielectric constant and dielectric constant at low frequencies
• 1.1.6. Diffusion motion in liquid water
• 1.1.7. Plasmon frequency of pure liquid water
• 3. CHAPTER 2: SOME DYNAMIC FEATURES OF LIQUID WATER
• 2.1. Phonon-polariton theory for semiconductors
• 2.2. Modified phonon-polariton model for collective density oscillations in liquid water
• 2.3. Dispersion of the two modes in liquid water
• 2.4. The regime transformation of the dynamics of liquid water at the onset point
• 2.5. Correlation between ultrasonic vibration potential and collective density oscillations
• 2.5.1. Ultrasonic vibration potential
• 2.5.2. Electro-acoustic correlation in liquid water
• 2.6. Phase and group velocities of collective density oscillations in liquid water
• 2.7. Microscopic approach for dielectric constant of liquid water at low frequencies
• 2.8. Water dielectric constant at low frequencies in the model
• 2.9. Isopermittive point and van’t Hoff effect
• 4. CHAPTER 3: MICROWAVE ELECTRODYNAMICS OF ELECTROLYTE SOLUTIONS
• 3.1. Jellium theory for electrolyte solutions
• 3.2. Drude model for metal dielectric permittivity
• 3.3. Drude-jellium model for microwave conductivity dispersion
• 3.4. The diffusion coefficient
• 5. CHAPTER 4: NONLINEAR ELECTROSTATICS OF ELECTROLYTE SOLUTIONS
• 4.1. Statistic model for the decrease in the static permittivity of electrolyte solutions
• 4.1.1. Statistical model and experimental data
• 4.1.2. The Debye screening length according to the nonlinear decrement in static permittivity
• 4.1.2.1. Debye screening length
• 4.1.2.2. The Debye screening length versus concentration in the statistical model
• 4.1.2.3. The Debye screening length upon the Debye screening length of solvent
• 4.1.3. Weak and strong interaction regime of the internal electric field
• 4.2. Simple model for static specific conductivity of electrolyte solutions
• 4.2.1. Static specific conductivity in weak interaction regime
• 4.2.2. Static specific conductivity according to the strong interaction regime
• CONCLUSIONS AND FURTHER RESEARCH DIRECTIONS
• THESIS-RELATED PUBLICATIONS
• Bibliography

I. Động lực học vi mô của nước

Nghiên cứu động lực học vi mô của nước là một lĩnh vực quan trọng trong khoa học vật lý, đặc biệt là trong các ứng dụng liên quan đến sinh học và hóa học. Luận án tiến sĩ này tập trung vào việc phân tích các hành vi vi mô của nước, từ cấu trúc phân tử đến các tính chất vật lý của nó. Nước không chỉ là thành phần chính của tế bào sống mà còn là dung môi quan trọng cho nhiều phản ứng hóa học. Việc hiểu rõ về động lực học vi mô của nước giúp giải thích các hiện tượng động học xảy ra trong các hệ thống sinh học và hóa học. Theo đó, nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách mà nước tương tác với các trường điện từ, từ đó mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong y học, công nghiệp thực phẩm và hóa học.

1.1. Tính chất vật lý của nước

Nước có nhiều tính chất vật lý đặc biệt, bao gồm độ dẫn điện, độ nhớt và khả năng hòa tan. Những tính chất này không chỉ ảnh hưởng đến hành vi của nước trong các điều kiện khác nhau mà còn quyết định vai trò của nước trong các quá trình sinh học. Nghiên cứu về tính chất vật lý của nước cho thấy rằng nước có khả năng tạo ra các liên kết hydro mạnh mẽ, điều này ảnh hưởng đến cấu trúc và động lực học của nó. Các mô hình lý thuyết như mô hình Debye và Kirkwood đã được sử dụng để mô tả các hiện tượng này, tuy nhiên, vẫn còn nhiều khía cạnh chưa được khám phá. Việc hiểu rõ hơn về động lực học vi mô của nước sẽ giúp cải thiện các mô hình lý thuyết hiện có và mở rộng khả năng ứng dụng trong thực tiễn.

II. Các đặc điểm động lực học của nước

Luận án này cũng nghiên cứu các đặc điểm động lực học của nước, đặc biệt là sự phân tán của các dao động mật độ tập thể. Nghiên cứu chỉ ra rằng có sự tồn tại của hai chế độ dao động khác nhau trong nước, bao gồm chế độ âm thanh nhanh và chế độ âm thanh thông thường. Sự tương tác giữa các chế độ này có thể được mô tả thông qua các mô hình như mô hình viscoelastic và mô hình tương tác hai chế độ. Những phát hiện này không chỉ làm sáng tỏ các đặc điểm động lực học của nước mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới cho các ứng dụng trong lĩnh vực vật liệu và sinh học. Việc hiểu rõ về động lực học vi mô của nước sẽ giúp giải thích các hiện tượng phức tạp trong các hệ thống sinh học và hóa học.

2.1. Sự phân tán của các dao động mật độ

Sự phân tán của các dao động mật độ trong nước là một trong những chủ đề chính của nghiên cứu này. Các dao động này có thể được mô tả bằng các mô hình lý thuyết khác nhau, và nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự tồn tại của chế độ âm thanh nhanh có thể ảnh hưởng đến các tính chất điện từ của nước. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về động lực học vi mô của nước mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong lĩnh vực điện tử và vật liệu. Các kết quả thu được từ nghiên cứu này có thể được áp dụng trong việc phát triển các công nghệ mới trong lĩnh vực y học và công nghiệp.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về động lực học vi mô của nước không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Các kết quả từ luận án này có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ y học đến công nghiệp thực phẩm. Hiểu rõ về cách mà nước tương tác với các trường điện từ có thể giúp cải thiện quy trình sản xuất và bảo quản thực phẩm, cũng như phát triển các phương pháp điều trị mới trong y học. Hơn nữa, nghiên cứu này cũng có thể đóng góp vào việc phát triển các công nghệ mới trong lĩnh vực cảm biến và viễn thám. Việc áp dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sẽ giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

3.1. Tác động đến ngành công nghiệp thực phẩm

Nghiên cứu về động lực học vi mô của nước có thể giúp cải thiện quy trình sản xuất và bảo quản thực phẩm. Hiểu rõ về cách mà nước tương tác với các thành phần khác trong thực phẩm có thể giúp tối ưu hóa các quy trình chế biến và bảo quản, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Các ứng dụng này không chỉ giúp giảm thiểu lãng phí mà còn nâng cao giá trị dinh dưỡng của thực phẩm. Hơn nữa, việc áp dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sẽ giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng trong ngành công nghiệp thực phẩm.