När en atom påverkas av en högenergielektron kan en del av elektronens energi överföras till atomens elektroner, vilket gör att de exciteras eller till och med joniseras (utstöts från atomen). Den energi som krävs för att jonisera en atom är känd som joniseringsenergin.
En atoms joniseringsenergi beror på ett antal faktorer, inklusive energin hos den infallande elektronen och antalet elektroner i atomen. För enkla atomer, såsom väte, kan joniseringsenergin beräknas relativt enkelt. Men för mer komplexa atomer, som de med många elektroner, blir beräkningarna mycket svårare.
Det nya tillvägagångssättet som utvecklats av forskarna använder en teknik som kallas "density functional theory" (DFT). DFT är en kvantmekanisk metod som kan användas för att beräkna egenskaperna hos atomer, molekyler och fasta ämnen. Forskarna använde DFT för att beräkna joniseringsenergierna för ett antal atomer, inklusive väte, helium och litium.
Forskarna fann att deras nya tillvägagångssätt kunde förutsäga atomernas joniseringsenergier med mycket större noggrannhet än tidigare metoder. Detta beror på att DFT tar hänsyn till interaktionerna mellan alla elektroner i atomen, vilket är viktigt för att exakt beräkna joniseringsenergin.
Den nya metoden kan leda till mer exakta förutsägelser om hur atomer beter sig i en mängd olika miljöer, inklusive de som finns i plasma och fusionsreaktorer. Detta kan vara viktigt för att designa nya material och enheter som kan motstå de tuffa förhållanden som finns i dessa miljöer.
Förutom dess potentiella tillämpningar inom plasmafysik och fusionsforskning, kan det nya tillvägagångssättet också användas för att studera egenskaperna hos atomer och molekyler inom andra områden, såsom kemi, biologi och materialvetenskap.
