Benzen u 126 dimenzija
Australski naučnici su nedavno opisali hemijski molekul koji je dugo privlačio njihovu pažnju. Vjeruje se da će rezultat studije utjecati na nove dizajne solarnih ćelija, organskih dioda koje emituju svjetlost i drugih tehnologija sljedeće generacije koje pokazuju korištenje benzena.
benzen organsko hemijsko jedinjenje iz grupe arena. To je najjednostavniji karbociklički neutralni aromatični ugljovodonik. Ona je, između ostalog, komponenta DNK, proteina, drveta i ulja. Hemičari su bili zainteresirani za problem strukture benzena od izolacije jedinjenja. Godine 1865. njemački hemičar Friedrich August Kekule pretpostavio je da je benzen šesteročlani cikloheksatrien u kojem se jednostruke i dvostruke veze izmjenjuju između atoma ugljika.
Od 30-ih u hemijskim krugovima vode se rasprave o strukturi molekula benzena. Ova rasprava je posljednjih godina dobila dodatnu hitnost jer je benzen, sastavljen od šest atoma ugljika vezanih za šest atoma vodika, najmanji poznati molekul koji se može koristiti u proizvodnji optoelektronike, tehnološkom području budućnosti. .
Kontroverza oko strukture molekule nastaje zato što, iako ima malo atomskih komponenti, postoji u stanju koje je matematički opisano ne tri ili čak četiri dimenzije (uključujući vrijeme), kao što znamo iz našeg iskustva, već do 126 veličina.
Odakle ovaj broj? Stoga je svaki od 42 elektrona koji čine molekul opisan u tri dimenzije, a množenjem sa brojem čestica dobije se tačno 126. Dakle, ovo nisu stvarna, već matematička mjerenja. Mjerenje ovog složenog i vrlo malog sistema do sada se pokazalo nemogućim, što je značilo da se ne može znati tačno ponašanje elektrona u benzenu. I to je bio problem, jer bez ovih informacija ne bi bilo moguće u potpunosti opisati stabilnost molekula u tehničkim primjenama.
Sada su, međutim, naučnici predvođeni Timothyjem Schmidtom iz ARC centra izvrsnosti u nauci o ekscitonu i Univerziteta Novog Južnog Velsa u Sidneju uspjeli da razotkriju misteriju. Zajedno sa kolegama iz UNSW-a i CSIRO Data61, primijenio je sofisticiranu metodu baziranu na algoritmu pod nazivom Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS) na molekule benzena kako bi mapirao njihove funkcije valne dužine preko svih 126 veličina. Ovaj algoritam vam omogućava da podijelite dimenzionalni prostor na "pločice", od kojih svaka odgovara permutaciji položaja elektrona. Rezultati ove studije objavljeni su u časopisu Nature Communications.
Od posebnog interesa za naučnike bilo je razumijevanje spina elektrona. „Ono što smo otkrili bilo je veoma iznenađujuće“, napominje profesor Šmit u publikaciji. “Spin-up elektroni u ugljiku su dvostruko vezani u trodimenzionalne konfiguracije niže energije. U suštini, ovo smanjuje energiju molekule, čineći je stabilnijom zbog odgurivanja i odbijanja elektrona." Stabilnost molekula je zauzvrat poželjna karakteristika u tehničkim aplikacijama.
Vidi takođe:
