126 boyutta benzen
Avustralyalı bilim insanları yakın zamanda uzun süredir dikkatlerini çeken bir kimyasal molekülü tanımladılar. Çalışmanın bulgularının güneş pilleri, organik ışık yayan diyotlar ve benzen kullanan diğer yeni nesil teknolojilere yönelik yeni tasarımları etkileyeceğine inanılıyor.
benzen aren grubundan bir organik kimyasal bileşik. En basit karbosiklik nötr aromatik hidrokarbondur. Diğer şeylerin yanı sıra DNA'nın, proteinlerin, odun ve yağın bir bileşenidir. Kimyacılar, bileşiğin izolasyonundan bu yana benzenin yapısı sorunuyla ilgileniyorlar. 1865 yılında Alman kimyager Friedrich August Kekule, benzenin, karbon atomları arasında tek ve çift bağların dönüşümlü olduğu altı üyeli bir sikloheksatrien olduğu hipotezini öne sürdü.
30'lardan bu yana kimya çevrelerinde benzen molekülünün yapısı hakkında tartışmalar sürüyor. Altı hidrojen atomuna bağlı altı karbon atomundan oluşan benzenin, geleceğin teknolojisi olan optoelektronik üretiminde kullanılabilecek bilinen en küçük molekül olması nedeniyle bu tartışma son yıllarda daha da aciliyet kazandı. .
Molekülün yapısıyla ilgili tartışmalar, az sayıda atomik bileşene sahip olmasına rağmen, deneyimlerimizden bildiğimiz gibi üç hatta dört boyutla (zaman dahil) matematiksel olarak tanımlanmayan bir durumda bulunmasından kaynaklanmaktadır. 126 boyuta kadar.
Bu sayı nereden geldi? Dolayısıyla bir molekülü oluşturan 42 elektronun her biri üç boyutlu olarak tanımlanır ve bunların parçacık sayısıyla çarpılması tam olarak 126 sonucunu verir. Yani bunlar gerçek değil matematiksel ölçümlerdir. Bu karmaşık ve çok küçük sistemin ölçülmesinin şu ana kadar imkansız olduğu kanıtlandı, bu da benzendeki elektronların kesin davranışının bilinemeyeceği anlamına geliyordu. Ve bu bir problemdi çünkü bu bilgi olmadan molekülün teknik uygulamalardaki stabilitesini tam olarak tanımlamak imkansız olurdu.
Ancak ARC Exciton Bilim Mükemmeliyet Merkezi'nden ve Sidney'deki New South Wales Üniversitesi'nden Timothy Schmidt liderliğindeki bilim insanları bu gizemi çözmeyi başardı. UNSW ve CSIRO Data61'den meslektaşlarıyla birlikte, benzen moleküllerinin tüm dalga boyu fonksiyonlarını ilişkilendirmek için Voronoi Metropolis Dinamik Örnekleme (DVMS) adı verilen karmaşık algoritmaya dayalı bir yöntemi uyguladı. 126 boyut. Bu algoritma, boyutsal uzayın her biri elektron konumlarının permütasyonlarına karşılık gelen "karelere" bölünmesine olanak tanır. Bu çalışmanın sonuçları Nature Communications dergisinde yayınlandı.
Bilim adamlarının özellikle ilgisini çeken şey elektronların dönüşünü anlamaktı. Yayında Profesör Schmidt, "Bulduğumuz şey çok şaşırtıcıydı" diyor. "Karbondaki spin-up elektronları çift bağlarla daha düşük enerjili üç boyutlu konfigürasyonlara bağlanır. Temel olarak molekülün enerjisini düşürür, elektronların itmesi ve uzaklaşması nedeniyle molekülü daha kararlı hale getirir." Molekülün kararlılığı ise mühendislik uygulamalarında arzu edilen bir özelliktir.
Ayrıca bakınız:
