126차원의 벤젠

호주 과학자들은 최근 오랫동안 관심을 끌었던 화학 분자를 설명했습니다. 이번 연구 결과는 벤젠을 활용한 태양전지, 유기발광다이오드 등 차세대 기술의 새로운 설계에 영향을 미칠 것으로 보인다.

벤젠 arenes 그룹의 유기 화합물. 가장 단순한 탄소환식 중성 방향족 탄화수소입니다. 무엇보다도 DNA, 단백질, 나무 및 기름의 구성 요소입니다. 화학자들은 화합물이 분리된 이후로 벤젠의 구조 문제에 관심을 가져왔습니다. 1865년 독일 화학자 Friedrich August Kekule은 벤젠이 탄소 원자 사이에서 단일 결합과 이중 결합이 번갈아 나타나는 XNUMX원자 사이클로헥사트리엔이라는 가설을 세웠습니다.

30년대 이후 화학계에서는 벤젠 분자의 구조에 대한 논의가 진행되었습니다. 이 논쟁은 XNUMX개의 수소 원자와 결합된 XNUMX개의 탄소 원자로 구성된 벤젠이 미래의 기술 영역인 광전자공학의 생산에 사용될 수 있는 알려진 가장 작은 분자이기 때문에 최근 몇 년 동안 더 시급해졌습니다. .

분자의 구조를 둘러싼 논란이 일어나는 이유는 원자 구성 요소가 적지만 수학적으로 XNUMX차원 또는 XNUMX차원(시간 포함)으로 기술되는 상태로 존재하기 때문이다. 최대 126개 크기.

이 번호는 어디에서 왔습니까? 따라서 분자를 구성하는 42개의 전자 각각은 126차원으로 표시되며 여기에 입자 수를 곱하면 정확히 XNUMX이 됩니다. 따라서 이것은 실제 측정값이 아니라 수학적 측정값입니다. 이 복잡하고 매우 작은 시스템의 측정은 지금까지 불가능하다는 것이 입증되었으며 이는 벤젠에서 전자의 정확한 거동을 알 수 없다는 것을 의미했습니다. 그리고 이것은 문제였습니다. 이 정보 없이는 기술적 응용에서 분자의 안정성을 완전히 설명할 수 없기 때문입니다.

그러나 이제 Exciton Science의 ARC Center of Excellence와 Sydney의 New South Wales 대학의 Timothy Schmidt가 이끄는 과학자들이 수수께끼를 풀었습니다. UNSW 및 CSIRO Data61의 동료들과 함께 그는 Voronoi Metropolis Dynamic Sampling(DVMS)이라는 정교한 알고리즘 기반 방법을 벤젠 분자에 적용하여 모든 영역에서 파장 함수를 매핑했습니다. 126 사이즈. 이 알고리즘을 사용하면 차원 공간을 "타일"로 나눌 수 있으며 각 타일은 전자 위치의 순열에 해당합니다. 이번 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈 저널에 게재됐다.

과학자들의 특별한 관심은 전자의 스핀에 대한 이해였습니다. Schmidt 교수는 간행물에서 "우리가 발견한 것은 매우 놀라운 것이었습니다. “탄소의 스핀업 전자는 저에너지 XNUMX차원 구성으로 이중 결합됩니다. 본질적으로 이것은 분자의 에너지를 낮추어 전자가 밀려나고 반발되기 때문에 분자를 더 안정적으로 만듭니다." 차례로 분자의 안정성은 기술 응용 분야에서 바람직한 특성입니다.

참조 :