126維苯
澳大利亞科學家最近描述了一種長期以來引起他們注意的化學分子。 相信這項研究的結果將影響太陽能電池、有機發光二極管和其他顯示使用苯的下一代技術的新設計。
苯 來自芳烴組的有機化合物。 它是最簡單的碳環中性芳烴。 除其他外，它是 DNA、蛋白質、木材和油的組成部分。 自化合物分離以來，化學家一直對苯的結構問題感興趣。 1865年，德國化學家弗里德里希·奧古斯特·凱庫勒假設苯是一種六元環己三烯，其中單鍵和雙鍵在碳原子之間交替。
自 30 年代以來，化學界一直在討論苯分子的結構。 近年來，這一爭議變得更加緊迫，因為苯是由六個碳原子與六個氫原子鍵合而成的，是已知最小的可用於生產光電子產品的分子，這是一個未來的技術領域。 .
圍繞分子結構的爭論之所以出現，是因為儘管它的原子成分很少，但它存在於數學上不是用三個甚至四個維度（包括時間）描述的狀態，正如我們從經驗中所知道的那樣，而是 多達 126 種尺寸.
這個數字是從哪裡來的？ 因此，構成分子的 42 個電子中的每一個都在三個維度上進行了描述，將它們乘以粒子數正好得到 126。所以這些不是真實的，而是數學測量。 迄今為止，對這個複雜且非常小的系統的測量被證明是不可能的，這意味著無法知道苯中電子的確切行為。 這是一個問題，因為如果沒有這些信息，就不可能完全描述分子在技術應用中的穩定性。
然而，現在，由 ARC 激子科學卓越中心和悉尼新南威爾士大學的 Timothy Schmidt 領導的科學家們已經設法解開了這個謎團。 他與 UNSW 和 CSIRO Data61 的同事一起，對苯分子應用了一種基於算法的複雜方法，稱為 Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS)，以映射其在所有區域的波長函數。 126 種尺寸. 該算法允許您將維度空間劃分為“瓦片”，每個“瓦片”對應於電子位置的排列。 這項研究的結果發表在《自然通訊》雜誌上。
科學家們特別感興趣的是對電子自旋的理解。 “我們的發現非常令人驚訝，”施密特教授在出版物中指出。 “碳中的自旋電子被雙鍵結合成較低能量的三維結構。 從本質上講，這降低了分子的能量，由於電子被推開和排斥而使其更加穩定。” 反過來，分子的穩定性是技術應用中理想的特性。
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