原子が高エネルギー電子の衝撃を受けると、電子のエネルギーの一部が原子の電子に伝達され、それらが励起されたり、イオン化されたりすることさえあります（原子から排出されます）。原子のイオン化に必要なエネルギーは、イオン化エネルギーとして知られています。
原子のイオン化エネルギーは、入射電子のエネルギーや原子内の電子の数など、多くの因子に依存します。水素などの単純な原子の場合、イオン化エネルギーは比較的簡単に計算できます。ただし、多くの電子を持つものなど、より複雑な原子の場合、計算ははるかに困難になります。
科学者によって開発された新しいアプローチは、「密度汎関数理論」（DFT）と呼ばれる手法を使用しています。 DFTは、原子、分子、固体の特性を計算するために使用できる量子機械的方法です。科学者は、DFTを使用して、水素、ヘリウム、リチウムを含む多くの原子のイオン化エネルギーを計算しました。
科学者たちは、彼らの新しいアプローチが、以前の方法よりもはるかに精度で原子のイオン化エネルギーを予測できることを発見しました。これは、DFTが原子内のすべての電子間の相互作用を考慮しているためです。これは、イオン化エネルギーを正確に計算するために重要です。
新しいアプローチは、プラズマや融合反応器に見られるものを含む、さまざまな環境で原子がどのように動作するかをより正確な予測につながる可能性があります。これは、これらの環境で見つかった過酷な条件に耐えることができる新しい材料とデバイスを設計するために重要です。
血漿物理学と融合研究における潜在的な応用に加えて、新しいアプローチを使用して、化学、生物学、材料科学などの他の分野の原子と分子の特性を研究することもできます。
