ბენზოლი 126 განზომილებაში
ავსტრალიელმა მეცნიერებმა ცოტა ხნის წინ აღწერეს ქიმიური მოლეკულა, რომელმაც დიდი ხანია მიიპყრო მათი ყურადღება. ითვლება, რომ კვლევის შედეგი გავლენას მოახდენს მზის უჯრედების ახალ დიზაინზე, ორგანულ სინათლის დიოდებზე და სხვა შემდეგი თაობის ტექნოლოგიებზე, რომლებიც აჩვენებს ბენზოლის გამოყენებას.
ბენზოლი ორგანული ქიმიური ნაერთი არენების ჯგუფიდან. ეს არის უმარტივესი კარბოციკლური ნეიტრალური არომატული ნახშირწყალბადი. ის, სხვა საკითხებთან ერთად, არის დნმ-ის, ცილების, ხის და ზეთის კომპონენტი. ქიმიკოსები დაინტერესდნენ ბენზოლის სტრუქტურის პრობლემით ნაერთის გამოყოფის შემდეგ. 1865 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა ფრიდრიხ ავგუსტ კეკულემ წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომ ბენზოლი არის ექვსწევრიანი ციკლოჰექსატრიენი, რომელშიც ნახშირბადის ატომებს შორის მონაცვლეობს ერთჯერადი და ორმაგი ბმები.
30-იანი წლებიდან ქიმიურ წრეებში მიმდინარეობს დისკუსია ბენზოლის მოლეკულის სტრუქტურის შესახებ. ამ დებატმა მიიღო დამატებითი აქტუალობა ბოლო წლებში, რადგან ბენზოლი, რომელიც შედგება ექვსი ნახშირბადის ატომისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ექვს წყალბადის ატომთან, არის ყველაზე პატარა ცნობილი მოლეკულა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ოპტოელექტრონიკის წარმოებაში, მომავლის ტექნოლოგიური სფერო. .
მოლეკულის სტრუქტურის ირგვლივ დაპირისპირება წარმოიქმნება იმის გამო, რომ მიუხედავად იმისა, რომ მას აქვს რამდენიმე ატომური კომპონენტი, ის არსებობს ისეთ მდგომარეობაში, რომელიც მათემატიკურად აღწერილია არა სამი ან თუნდაც ოთხი განზომილებით (დროის ჩათვლით), როგორც ვიცით ჩვენი გამოცდილებიდან, არამედ 126 ზომამდე.
საიდან გაჩნდა ეს რიცხვი? აქედან გამომდინარე, თითოეული 42 ელექტრონიდან, რომლებიც ქმნიან მოლეკულას, აღწერილია სამ განზომილებაში და მათი გამრავლება ნაწილაკების რაოდენობაზე იძლევა ზუსტად 126-ს. ასე რომ, ეს არ არის რეალური, არამედ მათემატიკური გაზომვები. ამ რთული და ძალიან მცირე სისტემის გაზომვა ჯერჯერობით შეუძლებელი აღმოჩნდა, რაც იმას ნიშნავდა, რომ ბენზოლში ელექტრონების ზუსტი ქცევა ვერ იქნებოდა ცნობილი. და ეს იყო პრობლემა, რადგან ამ ინფორმაციის გარეშე შეუძლებელი იქნებოდა მოლეკულის სტაბილურობის სრულად აღწერა ტექნიკურ პროგრამებში.
თუმცა, ახლა მეცნიერებმა ტიმოთი შმიდტის ხელმძღვანელობით ARC-ის ბრწყინვალების ცენტრიდან Exciton Science-დან და ახალი სამხრეთ უელსის უნივერსიტეტიდან სიდნეიში შეძლეს საიდუმლოს ამოხსნა. UNSW-სა და CSIRO Data61-ის კოლეგებთან ერთად, მან გამოიყენა დახვეწილი ალგორითმზე დაფუძნებული მეთოდი, სახელწოდებით Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS) ბენზოლის მოლეკულებზე მათი ტალღის სიგრძის ფუნქციების დასახატად. 126 ზომა. ეს ალგორითმი საშუალებას გაძლევთ დაყოთ განზომილებიანი სივრცე "ფილებად", რომელთაგან თითოეული შეესაბამება ელექტრონების პოზიციების პერმუტაციებს. ამ კვლევის შედეგები გამოქვეყნდა ჟურნალში Nature Communications.
მეცნიერთათვის განსაკუთრებით საინტერესო იყო ელექტრონების სპინის გაგება. "რაც ჩვენ აღმოვაჩინეთ ძალიან გასაკვირი იყო", - აღნიშნავს პროფესორი შმიდტი პუბლიკაციაში. „ნახშირბადის სპინინგი ელექტრონები ორმაგად არის დაკავშირებული ქვედა ენერგიის სამგანზომილებიან კონფიგურაციებში. არსებითად, ის აქვეითებს მოლეკულის ენერგიას, რაც მას უფრო სტაბილურს ხდის ელექტრონების მოცილებისა და მოგერიების გამო. მოლეკულის სტაბილურობა, თავის მხრივ, სასურველი მახასიათებელია ტექნიკურ პროგრამებში.
აგრეთვე იხილე:
