Benzīns 126 izmēros
Austrālijas zinātnieki nesen aprakstīja ķīmisku molekulu, kas jau sen ir piesaistījusi viņu uzmanību. Tiek uzskatīts, ka pētījuma rezultāts ietekmēs jaunus saules bateriju, organisko gaismas diožu un citu nākamās paaudzes tehnoloģiju dizainus, kas parāda benzola izmantošanu.
benzols organisks ķīmiskais savienojums no arēnu grupas. Tas ir vienkāršākais karbocikliskais neitrāls aromātiskais ogļūdeņradis. Tas, cita starpā, ir DNS, olbaltumvielu, koka un eļļas sastāvdaļa. Ķīmiķi ir interesējušies par benzola struktūras problēmu kopš savienojuma izolācijas. 1865. gadā vācu ķīmiķis Frīdrihs Augusts Kekule izvirzīja hipotēzi, ka benzols ir sešu locekļu cikloheksatriēns, kurā starp oglekļa atomiem mijas vienkāršās un dubultās saites.
Kopš pagājušā gadsimta 30. gadiem ķīmijas aprindās ir notikušas diskusijas par benzola molekulas struktūru. Šīs debates pēdējos gados ir kļuvušas īpaši aktuālas, jo benzols, kas sastāv no sešiem oglekļa atomiem, kas saistīti ar sešiem ūdeņraža atomiem, ir mazākā zināmā molekula, ko var izmantot optoelektronikas ražošanā, kas ir nākotnes tehnoloģiju joma. .
Strīdi par molekulas uzbūvi rodas tāpēc, ka, lai gan tai ir maz atomu komponentu, tā pastāv stāvoklī, ko matemātiski apraksta nevis trīs vai pat četras dimensijas (ieskaitot laiku), kā mēs zinām no savas pieredzes, bet gan. līdz 126 izmēriem.
No kurienes radās šis skaitlis? Tāpēc katrs no 42 elektroniem, kas veido molekulu, ir aprakstīts trīs dimensijās, un, tos reizinot ar daļiņu skaitu, iegūst tieši 126. Tātad tie nav īsti, bet matemātiski mērījumi. Šīs sarežģītās un ļoti mazās sistēmas mērīšana līdz šim ir izrādījusies neiespējama, kas nozīmēja, ka nevarēja zināt precīzu elektronu uzvedību benzolā. Un tā bija problēma, jo bez šīs informācijas nebūtu iespējams pilnībā aprakstīt molekulas stabilitāti tehniskajos lietojumos.
Tomēr tagad zinātniekiem Timotija Šmita vadībā no ARC Eksitonas zinātnes izcilības centra un Jaundienvidvelsas universitātes Sidnejā ir izdevies atklāt šo noslēpumu. Kopā ar kolēģiem no UNSW un CSIRO Data61 viņš benzola molekulām izmantoja sarežģītu uz algoritmu balstītu metodi, ko sauc par Voronoi Metropoles dinamisko paraugu ņemšanu (DVMS), lai kartētu to viļņa garuma funkcijas visās. 126 izmēri. Šis algoritms ļauj sadalīt dimensiju telpu "flīzēs", no kurām katra atbilst elektronu pozīciju permutācijām. Šī pētījuma rezultāti tika publicēti žurnālā Nature Communications.
Zinātniekus īpaši interesēja izpratne par elektronu griešanos. "Tas, ko mēs atklājām, bija ļoti pārsteidzoši," publikācijā atzīmē profesors Šmits. "Ogleklī esošie elektroni ir divkārši saistīti zemākas enerģijas trīsdimensiju konfigurācijās. Būtībā tas pazemina molekulas enerģiju, padarot to stabilāku, jo elektroni tiek atgrūsti un atgrūsti." Savukārt molekulas stabilitāte ir vēlama īpašība tehniskajos lietojumos.
Skatīt arī:
