Benzene katika vipimo 126
Wanasayansi wa Australia hivi majuzi walielezea molekuli ya kemikali ambayo imevutia umakini wao kwa muda mrefu. Inaaminika kuwa matokeo ya utafiti yataathiri miundo mipya ya seli za jua, diodi za kikaboni zinazotoa mwanga na teknolojia nyingine za kizazi kijacho zinazoonyesha matumizi ya benzene.
benzene kiwanja cha kemikali kikaboni kutoka kwa kundi la arenes. Ni hidrokaboni rahisi zaidi ya kabocyclic yenye harufu nzuri. Ni, kati ya mambo mengine, sehemu ya DNA, protini, kuni na mafuta. Wanakemia wamevutiwa na tatizo la muundo wa benzene tangu kutengwa kwa kiwanja. Mnamo mwaka wa 1865, mwanakemia wa Kijerumani Friedrich August Kekule alidokeza kuwa benzini ni saiklohexatriene yenye wanachama sita ambapo bondi moja na mbili hupishana kati ya atomi za kaboni.
Tangu miaka ya 30, majadiliano yamekuwa yakiendelea katika duru za kemikali kuhusu muundo wa molekuli ya benzene. Mjadala huu umechukua uharaka zaidi katika miaka ya hivi karibuni kwa sababu benzini, inayoundwa na atomi sita za kaboni zilizounganishwa kwa atomi sita za hidrojeni, ni molekuli ndogo zaidi inayojulikana ambayo inaweza kutumika katika utengenezaji wa optoelectronics, eneo la teknolojia ya siku zijazo. .
Mzozo unaozunguka muundo wa molekuli huibuka kwa sababu, ingawa ina viambajengo vichache vya atomiki, iko katika hali ambayo inaelezewa kihisabati sio kwa vipimo vitatu au hata vinne (pamoja na wakati), kama tunavyojua kutoka kwa uzoefu wetu, lakini. hadi saizi 126.
Nambari hii ilitoka wapi? Kwa hiyo, kila moja ya elektroni 42 zinazounda molekuli huelezwa kwa vipimo vitatu, na kuzizidisha kwa idadi ya chembe hutoa hasa 126. Kwa hiyo hizi sio kweli, lakini vipimo vya hisabati. Upimaji wa mfumo huu changamano na mdogo sana hadi sasa umeonekana kuwa hauwezekani, ambayo ilimaanisha kwamba tabia halisi ya elektroni katika benzene haiwezi kujulikana. Na hii ilikuwa shida, kwa sababu bila habari hii haitawezekana kuelezea kikamilifu utulivu wa molekuli katika maombi ya kiufundi.
Sasa, hata hivyo, wanasayansi wakiongozwa na Timothy Schmidt wa Kituo cha Ubora cha ARC katika Sayansi ya Exciton na Chuo Kikuu cha New South Wales huko Sydney wamefaulu kufumbua fumbo hilo. Pamoja na wafanyakazi wenzake katika UNSW na CSIRO Data61, alitumia mbinu ya kisasa ya msingi wa algoriti inayoitwa Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS) kwa molekuli za benzene ili kuweka ramani ya utendaji wao wa urefu wa mawimbi juu ya yote. 126 ukubwa. Algorithm hii inakuwezesha kugawanya nafasi ya dimensional katika "tiles", ambayo kila moja inalingana na vibali vya nafasi za elektroni. Matokeo ya utafiti huu yalichapishwa katika jarida la Nature Communications.
Ya kuvutia sana kwa wanasayansi ilikuwa uelewa wa spin ya elektroni. "Tulichopata kilikuwa cha kushangaza sana," Profesa Schmidt anabainisha katika uchapishaji huo. "Elektroni zinazozunguka katika kaboni huunganishwa mara mbili katika usanidi wa chini wa nishati ya pande tatu. Kimsingi, hii inapunguza nishati ya molekuli, na kuifanya kuwa thabiti zaidi kwa sababu ya elektroni kusukumwa na kutolewa nyuma." Utulivu wa molekuli, kwa upande wake, ni sifa inayohitajika katika matumizi ya kiufundi.
Angalia pia:
