126 차원의 벤젠

호주 과학자들은 최근 오랫동안 그들을 매료시킨 화학 분자를 설명했습니다. 연구 결과는 태양 전지, 유기 발광 다이오드 및 벤젠을 사용할 수있는 기타 차세대 기술의 새로운 디자인에 영향을 미칠 것으로 믿어집니다.

벤젠은 유기 화합물입니다. 가장 단순한 탄소 환식 중성 방향족 탄화수소입니다. 그것은 DNA, 단백질, 나무 및 기름의 일부입니다. 벤젠의 구성 문제는이 화합물이 절단 된 이후로 화학자들에게 관심을 가져 왔습니다. 1865 년 독일의 화학자 프리드리히 아우구스트 케 쿨레는 벤젠이 탄소 원자 사이의 단일 결합과 이중 결합이 교대로있는 육각형 고리를 가진 사이클로 헥사 트리 엔이라는 가설을 세웠습니다.

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1930 년대부터 벤젠 분자의 구조에 대한 화학계에서 논쟁이있었습니다. XNUMX 개의 탄소 원자와 XNUMX 개의 수소 원자로 구성된 벤젠이 기술의 선구적인 분야 인 광전자 재료 제조에 사용될 수있는 알려진 가장 작은 분자이기 때문에 최근 몇 년 동안이 논쟁이 심화되었습니다.
분자 구조에 대한 논란은 원자 구성 요소가 거의 없지만 우리가 경험 한 126 차원 또는 42 차원 (시간 포함)에 의해 수학적으로 설명되지 않는 상태로 존재하기 때문에 발생합니다. 126 차원. 이 번호는 어디에서 왔습니까? 입자에있는 XNUMX 개의 전자는 각각 XNUMX 차원으로 설명됩니다. 입자 수를 곱하면 XNUMX이됩니다. 따라서 이것은 실제가 아니라 수학적 차원입니다. 이 복잡하고 매우 작은 시스템의 측정은 지금까지 불가능한 것으로 입증 되었기 때문에 벤젠에서 전자의 정확한 거동은 알려지지 않았습니다. 이 정보가 없으면 기술 응용 분야에서 분자의 내구성을 완전히 설명 할 수 없기 때문에 문제가되었습니다.
그러나 이제는 ARC 엑시톤 과학 센터의 티모시 슈미트와 시드니의 뉴 사우스 웨일스 대학에서 티모시 슈미트의 지시에 따라 연구하는 과학자들이이 미스터리를 해결하는 데 성공했습니다. UNSW 및 CSIRO Data61의 동료들과 함께 그는 Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS)이라는 복잡한 알고리즘 기반 방법을 벤젠 분자에 적용하여 126 개 차원의 파형 함수를 매핑했습니다. 이 알고리즘은 차원 공간을 "타일"로 분할 할 수 있으며, 각각은 전자 위치의 순열에 해당합니다. 이 연구의 결과는 저널 "Nature Communications"에 게재되었습니다. 과학자들에게 특히 흥미로운 것은 전자 스핀에 대한 이해였습니다. 슈미트 교수는 간행물에서 "우리가 발견 한 것은 매우 놀랍습니다."라고 말합니다. "탄소 이중 결합의 전자는 적은 에너지로 XNUMX 차원 구성에서 위쪽으로 스핀과 결합됩니다. 이것은 분자의 에너지를 크게 감소시키고 전자를 반발하고 회피함으로써 분자를 더 안정하게 만듭니다. 입자 안정성은 차례로 , 기술 응용 프로그램에서 바람직한 기능입니다.