Benzeni në 126 dimensione
Shkencëtarët australianë së fundmi përshkruan një molekulë kimike që ka tërhequr prej kohësh vëmendjen e tyre. Besohet se rezultati i studimit do të ndikojë në modelet e reja të qelizave diellore, diodave organike që lëshojnë dritë dhe teknologjive të tjera të gjeneratës së ardhshme që tregojnë përdorimin e benzenit.
benzenit përbërje kimike organike nga grupi i areneve. Është hidrokarburi aromatik neutral karbociklik më i thjeshtë. Është, ndër të tjera, një përbërës i ADN-së, proteinave, drurit dhe vajit. Kimistët kanë qenë të interesuar për problemin e strukturës së benzenit që nga izolimi i përbërjes. Në 1865, kimisti gjerman Friedrich August Kekule hipotezoi se benzeni është një cikloheksatrien me gjashtë anëtarë, në të cilin lidhjet e vetme dhe të dyfishta alternojnë midis atomeve të karbonit.
Që nga vitet 30, diskutimet kanë vazhduar në qarqet kimike rreth strukturës së molekulës së benzenit. Kjo polemikë ka marrë një urgjencë të shtuar vitet e fundit, sepse benzeni, i përbërë nga gjashtë atome karboni të lidhur me gjashtë atome hidrogjeni, është molekula më e vogël e njohur që mund të përdoret në prodhimin e optoelektronikës, një zonë teknologjike e së ardhmes. .
Polemika rreth strukturës së një molekule lind sepse, megjithëse ka pak përbërës atomikë, ajo ekziston në një gjendje që përshkruhet matematikisht jo nga tre apo edhe katër dimensione (përfshirë kohën), siç e dimë nga përvoja jonë, por deri në 126 madhësi.
Nga erdhi ky numër? Prandaj, secili nga 42 elektronet që përbëjnë molekulën përshkruhet në tre dimensione dhe duke i shumëzuar ato me numrin e grimcave jepet saktësisht 126. Pra, këto nuk janë matje reale, por matematikore. Matja e këtij sistemi kompleks dhe shumë të vogël deri më tani ka rezultuar e pamundur, gjë që do të thoshte se sjellja e saktë e elektroneve në benzen nuk mund të dihej. Dhe ky ishte një problem, sepse pa këtë informacion nuk do të ishte e mundur të përshkruhej plotësisht stabiliteti i molekulës në aplikimet teknike.
Tani, megjithatë, shkencëtarët e udhëhequr nga Timothy Schmidt i Qendrës së Ekselencës ARC në Shkencën Exciton dhe Universitetit të Uellsit të Ri Jugor në Sidnei kanë arritur të zbulojnë misterin. Së bashku me kolegët në UNSW dhe CSIRO Data61, ai aplikoi një metodë të sofistikuar të bazuar në algoritëm të quajtur Voronoi Metropolis Dinamic Sampling (DVMS) në molekulat e benzenit për të hartuar funksionet e tyre të gjatësisë valore mbi të gjitha. 126 madhësi. Ky algoritëm ju lejon të ndani hapësirën dimensionale në "pllaka", secila prej të cilave korrespondon me permutacionet e pozicioneve të elektroneve. Rezultatet e këtij studimi u publikuan në revistën Nature Communications.
Me interes të veçantë për shkencëtarët ishte kuptimi i rrotullimit të elektroneve. "Ajo që gjetëm ishte shumë befasuese," vëren profesor Schmidt në botim. “Elektronet spin-up në karbon janë të lidhura dyfish në konfigurime tre-dimensionale me energji më të ulët. Në thelb, kjo ul energjinë e molekulës, duke e bërë atë më të qëndrueshme për shkak të elektroneve që shtyhen dhe zmbrapsen." Stabiliteti i një molekule, nga ana tjetër, është një karakteristikë e dëshirueshme në aplikimet teknike.
Shih gjithashtu:
