Benseen 126 mõõdus
Austraalia teadlased kirjeldasid hiljuti keemilist molekuli, mis on pikka aega nende tähelepanu köitnud. Usutakse, et uuringu tulemus mõjutab uusi päikesepatareide, orgaaniliste valgusdioodide ja muude järgmise põlvkonna tehnoloogiate väljatöötamist, mis näitavad benseeni kasutamist.
benseen orgaaniline keemiline ühend areenide rühmast. See on kõige lihtsam karbotsükliline neutraalne aromaatne süsivesinik. See on muu hulgas DNA, valkude, puidu ja õli komponent. Benseeni struktuuri probleem on keemikuid huvitanud alates ühendi eraldamisest. 1865. aastal püstitas saksa keemik Friedrich August Kekule hüpoteesi, et benseen on kuueliikmeline tsükloheksatrieen, milles süsinikuaatomite vahel vahelduvad üksik- ja kaksiksidemed.
Alates 30. aastatest on keemiaringkondades käinud arutelud benseeni molekuli struktuuri üle. See arutelu on viimastel aastatel muutunud kiireloomulisemaks, sest benseen, mis koosneb kuuest süsinikuaatomist, mis on seotud kuue vesinikuaatomiga, on väikseim teadaolev molekul, mida saab kasutada optoelektroonika tootmisel, mis on tuleviku tehnoloogiavaldkond. .
Molekuli struktuuri ümber keerlevad vaidlused tekivad seetõttu, et kuigi sellel on vähe aatomikomponente, eksisteerib see olekus, mida matemaatiliselt kirjeldatakse mitte kolme või isegi nelja mõõtmega (kaasa arvatud aeg), nagu me oma kogemustest teame, vaid kuni 126 suurust.
Kust see number tuli? Seetõttu kirjeldatakse iga molekuli moodustavat 42 elektroni kolmes dimensioonis ja nende korrutamine osakeste arvuga annab täpselt 126. Seega pole tegemist reaalsete, vaid matemaatiliste mõõtmistega. Selle keerulise ja väga väikese süsteemi mõõtmine on seni osutunud võimatuks, mis tähendas, et benseenis olevate elektronide täpset käitumist ei saanud teada. Ja see oli probleem, sest ilma selle teabeta poleks võimalik molekuli stabiilsust tehnilistes rakendustes täielikult kirjeldada.
Nüüd on aga teadlastel eesotsas Timothy Schmidtiga ARC Excitoni teaduse tippkeskusest ja Sydney Uus-Lõuna-Walesi ülikoolist õnnestunud mõistatus lahti harutada. Koos UNSW ja CSIRO Data61 kolleegidega rakendas ta benseeni molekulide jaoks keerukat algoritmipõhist meetodit nimega Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS), et kaardistada nende lainepikkuse funktsioonid üle kogu 126 suurust. See algoritm võimaldab jagada mõõtmete ruumi "plaatideks", millest igaüks vastab elektronide positsioonide permutatsioonidele. Selle uuringu tulemused avaldati ajakirjas Nature Communications.
Teadlastele pakkus erilist huvi elektronide pöörlemise mõistmine. "See, mida me leidsime, oli väga üllatav," märgib professor Schmidt väljaandes. "Süsinikus olevad pöörlevad elektronid on topeltseotud madalama energiaga kolmemõõtmelisteks konfiguratsioonideks. Põhimõtteliselt vähendab see molekuli energiat, muutes selle stabiilsemaks, kuna elektronid lükatakse eemale ja tõrjutakse." Molekuli stabiilsus on omakorda tehnilistes rakendustes soovitav omadus.
Vaata ka:
