Benzen u 126 dimenzija
Australski znanstvenici nedavno su opisali kemijsku molekulu koja već dugo privlači njihovu pozornost. Vjeruje se da će rezultat studije utjecati na nove dizajne solarnih ćelija, organskih dioda koje emitiraju svjetlost i drugih tehnologija sljedeće generacije koje pokazuju korištenje benzena.
benzen organski kemijski spoj iz skupine arena. To je najjednostavniji karbociklički neutralni aromatski ugljikovodik. Ona je, između ostalog, sastavnica DNK, proteina, drva i ulja. Kemičari su bili zainteresirani za problem strukture benzena od izolacije spoja. Godine 1865. njemački kemičar Friedrich August Kekule pretpostavio je da je benzen šesteročlani cikloheksatrien u kojem se jednostruke i dvostruke veze izmjenjuju između ugljikovih atoma.
Od tridesetih godina prošlog stoljeća u kemijskim se krugovima vode rasprave o strukturi molekule benzena. Ova je rasprava posljednjih godina postala hitnija jer je benzen, sastavljen od šest atoma ugljika vezanih na šest atoma vodika, najmanja poznata molekula koja se može koristiti u proizvodnji optoelektronike, tehnološkom području budućnosti. .
Kontroverze oko strukture molekule nastaju jer, iako ima malo atomskih komponenti, ona postoji u stanju koje je matematički opisano ne s 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 molekulu opisan u tri dimenzije, a množenjem s brojem čestica dobiva se točno 126. Dakle, ovo nisu stvarna, već matematička mjerenja. Mjerenje ovog složenog i vrlo malog sustava do sada se pokazalo nemogućim, što je značilo da se ne može znati točno ponašanje elektrona u benzenu. I to je bio problem, jer bez ovih informacija ne bi bilo moguće u potpunosti opisati stabilnost molekule u tehničkim primjenama.
Sada su, međutim, znanstvenici predvođeni Timothyjem Schmidtom iz ARC centra izvrsnosti u znanosti o Excitonu i Sveučilišta New South Walesa u Sydneyu uspjeli razotkriti misterij. Zajedno s kolegama iz UNSW-a i CSIRO Data61, primijenio je sofisticiranu metodu baziranu na algoritmu nazvanu Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS) na molekule benzena kako bi mapirao njihove funkcije valne duljine na svim 126 veličina. Ovaj algoritam vam omogućuje da podijelite dimenzionalni prostor na "pločice", od kojih svaka odgovara permutaciji položaja elektrona. Rezultati ove studije objavljeni su u časopisu Nature Communications.
Znanstvenike je od posebnog interesa bilo razumijevanje spina elektrona. “Ono što smo otkrili bilo je vrlo iznenađujuće”, napominje profesor Schmidt u publikaciji. “Spin-up elektroni u ugljiku su dvostruko vezani u trodimenzionalne konfiguracije niže energije. U suštini, smanjuje energiju molekule, čineći je stabilnijom zbog odgurivanja i odbijanja elektrona." Stabilnost molekule je pak poželjna karakteristika u tehničkim primjenama.
Vidi također:
