Benzena dalam 126 dimensi
Para saintis Australia baru-baru ini menggambarkan molekul kimia yang telah lama menarik perhatian mereka. Adalah dipercayai bahawa hasil kajian itu akan mempengaruhi reka bentuk baharu sel suria, diod pemancar cahaya organik dan teknologi generasi seterusnya yang lain yang menunjukkan penggunaan benzena.
benzena sebatian kimia organik daripada kumpulan arene. Ia adalah hidrokarbon aromatik neutral karbosiklik yang paling mudah. Ia adalah, antara lain, komponen DNA, protein, kayu dan minyak. Ahli kimia telah berminat dengan masalah struktur benzena sejak pengasingan sebatian. Pada tahun 1865, ahli kimia Jerman Friedrich August Kekule membuat hipotesis bahawa benzena ialah sikloheksatriena enam anggota di mana ikatan tunggal dan berganda silih berganti antara atom karbon.
Sejak tahun 30-an, perbincangan telah berlaku dalam kalangan kimia mengenai struktur molekul benzena. Perdebatan ini telah mengambil perhatian tambahan dalam beberapa tahun kebelakangan ini kerana benzena, terdiri daripada enam atom karbon yang terikat kepada enam atom hidrogen, adalah molekul terkecil yang diketahui yang boleh digunakan dalam pengeluaran optoelektronik, bidang teknologi masa depan. .
Kontroversi yang mengelilingi struktur molekul timbul kerana, walaupun ia mempunyai sedikit komponen atom, ia wujud dalam keadaan yang secara matematik digambarkan bukan oleh tiga atau empat dimensi (termasuk masa), seperti yang kita ketahui daripada pengalaman kita, tetapi sehingga 126 saiz.
Dari mana datangnya nombor ini? Oleh itu, setiap satu daripada 42 elektron yang membentuk molekul diterangkan dalam tiga dimensi, dan mendarabkannya dengan bilangan zarah memberikan tepat 126. Jadi ini bukan ukuran sebenar, tetapi ukuran matematik. Pengukuran sistem yang kompleks dan sangat kecil ini setakat ini terbukti mustahil, yang bermaksud bahawa kelakuan sebenar elektron dalam benzena tidak dapat diketahui. Dan ini adalah masalah, kerana tanpa maklumat ini tidak mungkin untuk menerangkan sepenuhnya kestabilan molekul dalam aplikasi teknikal.
Kini, bagaimanapun, saintis yang diketuai oleh Timothy Schmidt dari Pusat Kecemerlangan ARC dalam Sains Exciton dan Universiti New South Wales di Sydney telah berjaya membongkar misteri itu. Bersama-sama dengan rakan sekerja di UNSW dan CSIRO Data61, beliau menggunakan kaedah berasaskan algoritma canggih yang dipanggil Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS) kepada molekul benzena untuk memetakan fungsi panjang gelombang mereka ke atas semua 126 saiz. Algoritma ini membolehkan anda membahagikan ruang dimensi menjadi "jubin", setiap satunya sepadan dengan pilih atur kedudukan elektron. Hasil kajian ini diterbitkan dalam jurnal Nature Communications.
Kepentingan khusus kepada saintis ialah pemahaman tentang putaran elektron. "Apa yang kami dapati sangat mengejutkan," kata Profesor Schmidt dalam penerbitan itu. “Elektron spin-up dalam karbon diikat dua kali ke dalam konfigurasi tiga dimensi tenaga rendah. Pada asasnya, ia merendahkan tenaga molekul, menjadikannya lebih stabil kerana elektron ditolak dan ditolak." Kestabilan molekul, seterusnya, adalah ciri yang wajar dalam aplikasi teknikal.
Lihat juga:
