Benzen an 126 Dimensiounen
Australesch Wëssenschaftler beschriwwen viru kuerzem eng chemesch Molekül déi laang hir Opmierksamkeet ugezunn huet. Et gëtt ugeholl datt d'Resultat vun der Studie nei Designen vu Solarzellen beaflosst, organesch Liichtdioden an aner Technologien vun der nächster Generatioun, déi d'Benotzung vu Benzen weisen.
benzen organesch chemesch Verbindung aus der Grupp vun Arène. Et ass déi einfachst carbocyclic neutral aromatesch Kuelewaasserstoff. Et ass ënner anerem e Bestanddeel vun DNA, Proteinen, Holz an Ueleg. Chemiker sinn zënter der Isolatioun vun der Verbindung fir de Problem vun der Struktur vum Benzen interesséiert. Am Joer 1865 huet den däitsche Chemiker Friedrich August Kekule hypothetiséiert datt Benzen e sechs-membered Cyclohexatriene ass, an deem eenzel an Duebelbindungen tëscht Kuelestoffatome alternéieren.
Zënter den 30er Jore ginn a chemesche Kreesser iwwer d'Struktur vum Benzenmolekül diskutéiert. Dës Kontrovers huet an de leschte Joeren zousätzlech Dringendes ugeholl well Benzen, besteet aus sechs Kuelestoffatome verbonne mat sechs Waasserstoffatome, ass déi klengst bekannt Molekül déi an der Produktioun vun Optoelektronik benotzt ka ginn, en Technologieberäich vun der Zukunft. .
D'Kontrovers ronderëm d'Struktur vun engem Molekül entsteet well, obwuel et wéineg atomar Komponenten huet, et existéiert an engem Zoustand dee mathematesch beschriwwe gëtt net vun dräi oder souguer véier Dimensioune (inklusiv Zäit), wéi mir aus eiser Erfahrung wëssen, awer bis zu 126 Gréissten.
Wou koum dës Zuel hier? Dofir gëtt jidderee vun den 42 Elektronen, déi d'Molekül ausmaachen, an dräi Dimensiounen beschriwwen, a multiplizéieren se mat der Unzuel vun de Partikelen genee 126. Dat sinn also net real, mee mathematesch Miessunge. D'Miessung vun dësem komplexen a ganz klenge System ass bis elo onméiglech gewise ginn, wat bedeit datt d'exakt Verhalen vun den Elektronen am Benzen net bekannt war. An dat war e Problem, well ouni dës Informatioun wier et net méiglech, d'Stabilitéit vum Molekül an techneschen Uwendungen voll ze beschreiwen.
Elo awer hunn d'Wëssenschaftler gefouert vum Timothy Schmidt vum ARC Center of Excellence in Exciton Science an der University of New South Wales zu Sydney et fäerdeg bruecht d'Geheimnis z'entdecken. Zesumme mat Kollegen op UNSW an CSIRO Data61 huet hien eng sophistikéiert Algorithmus-baséiert Method genannt Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS) op Benzenmoleküle applizéiert fir hir Wellelängtfunktiounen iwwer all ze kartéieren 126 Gréissten. Dësen Algorithmus erlaabt Iech den Dimensiounsraum an "Fliesen" opzedeelen, déi jidderee mat Permutatiounen vun de Positiounen vun den Elektronen entsprécht. D'Resultater vun dëser Etude goufen an der Zäitschrëft Nature Communications publizéiert.
Besonnesch Interesse fir Wëssenschaftler war d'Verstoe vum Spin vun Elektronen. "Wat mir fonnt hunn war ganz iwwerraschend", bemierkt de Professer Schmidt an der Publikatioun. "D'Spin-up Elektronen am Kuelestoff sinn duebel gebonnen an dräi-zweedimensional Konfiguratiounen mat nidderegen Energie. Wesentlech senkt dëst d'Energie vum Molekül, sou datt et méi stabil ass wéinst den Elektronen déi ewechgedréckt a ofgestouss ginn. D'Stabilitéit vun engem Molekül, am Tour, ass eng wënschenswäert Charakteristik an techneschen Uwendungen.
Kuckt och:
