Benzene sa 126 na sukat
Inilarawan kamakailan ng mga siyentipiko ng Australia ang isang molekula ng kemikal na matagal nang nakakaakit ng kanilang atensyon. Ito ay pinaniniwalaan na ang resulta ng pag-aaral ay makakaimpluwensya sa mga bagong disenyo ng solar cells, organic light emitting diodes at iba pang susunod na henerasyong teknolohiya na nagpapakita ng paggamit ng benzene.
benzene organikong kemikal na tambalan mula sa pangkat ng mga arene. Ito ang pinakasimpleng carbocyclic neutral aromatic hydrocarbon. Ito ay, bukod sa iba pang mga bagay, isang bahagi ng DNA, mga protina, kahoy at langis. Ang mga chemist ay naging interesado sa problema ng istraktura ng benzene mula noong paghihiwalay ng tambalan. Noong 1865, ang Aleman na chemist na si Friedrich August Kekule ay nag-hypothesize na ang benzene ay isang anim na miyembro na cyclohexatriene kung saan ang mga single at double bond ay nagpapalit-palit sa pagitan ng mga carbon atom.
Mula noong 30s, ang mga talakayan ay nangyayari sa mga kemikal na bilog tungkol sa istruktura ng molekula ng benzene. Ang debate na ito ay naging mas madalian sa mga nakaraang taon dahil ang benzene, na binubuo ng anim na carbon atoms na nakagapos sa anim na hydrogen atoms, ay ang pinakamaliit na kilalang molekula na maaaring magamit sa paggawa ng optoelectronics, isang teknolohiya sa hinaharap. .
Ang kontrobersya na nakapalibot sa istruktura ng isang molekula ay lumitaw dahil, kahit na ito ay may ilang mga atomic na bahagi, ito ay umiiral sa isang estado na mathematically na inilarawan hindi ng tatlo o kahit na apat na dimensyon (kabilang ang oras), tulad ng alam natin mula sa ating karanasan, ngunit hanggang sa 126 na laki.
Saan nanggaling ang numerong ito? Samakatuwid, ang bawat isa sa 42 na mga electron na bumubuo sa molekula ay inilarawan sa tatlong dimensyon, at ang pagpaparami ng mga ito sa bilang ng mga particle ay nagbibigay ng eksaktong 126. Kaya ang mga ito ay hindi totoo, ngunit ang mga sukat sa matematika. Ang pagsukat ng masalimuot at napakaliit na sistemang ito ay napatunayang imposible, na nangangahulugan na ang eksaktong pag-uugali ng mga electron sa benzene ay hindi malalaman. At ito ay isang problema, dahil kung wala ang impormasyong ito ay hindi posible na ganap na ilarawan ang katatagan ng molekula sa mga teknikal na aplikasyon.
Ngayon, gayunpaman, ang mga siyentipiko na pinamumunuan ni Timothy Schmidt ng ARC Center of Excellence sa Exciton Science at ang Unibersidad ng New South Wales sa Sydney ay nagawang malutas ang misteryo. Kasama ang mga kasamahan sa UNSW at CSIRO Data61, naglapat siya ng isang sopistikadong pamamaraan na nakabatay sa algorithm na tinatawag na Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS) sa mga molekulang benzene upang imapa ang kanilang mga function ng wavelength sa lahat. 126 na sukat. Pinapayagan ka ng algorithm na ito na hatiin ang dimensional na espasyo sa "mga tile", na ang bawat isa ay tumutugma sa mga permutasyon ng mga posisyon ng mga electron. Ang mga resulta ng pag-aaral na ito ay nai-publish sa journal Nature Communications.
Ang partikular na interes ng mga siyentipiko ay ang pag-unawa sa pag-ikot ng mga electron. "Ang nakita namin ay lubhang nakakagulat," sabi ni Propesor Schmidt sa publikasyon. "Ang mga spin-up na electron sa carbon ay naka-double-bonded sa lower-energy na three-dimensional na mga pagsasaayos. Sa esensya, pinabababa nito ang enerhiya ng molekula, ginagawa itong mas matatag dahil sa mga electron na itinutulak palayo at tinataboy." Ang katatagan ng isang molekula, sa turn, ay isang kanais-nais na katangian sa mga teknikal na aplikasyon.
Tingnan din ang:
