Benzena dalam 126 dimensi
Ilmuwan Australia baru-baru ini menggambarkan sebuah molekul kimia yang telah lama menarik perhatian mereka. Diyakini bahwa hasil penelitian akan mempengaruhi desain baru sel surya, dioda pemancar cahaya organik dan teknologi generasi berikutnya yang menunjukkan penggunaan benzena.
benzena senyawa kimia organik dari golongan arena. Ini adalah hidrokarbon aromatik netral karbosiklik paling sederhana. Ini, antara lain, merupakan komponen DNA, protein, kayu, dan minyak. Ahli kimia telah tertarik pada masalah struktur benzena sejak isolasi senyawa. Pada tahun 1865, ahli kimia Jerman Friedrich August Kekule berhipotesis bahwa benzena adalah siklohexatriena beranggota enam di mana ikatan tunggal dan ganda bergantian antara atom karbon.
Sejak tahun 30-an, diskusi telah terjadi di kalangan kimia tentang struktur molekul benzena. Perdebatan ini semakin mendesak dalam beberapa tahun terakhir karena benzena, yang terdiri dari enam atom karbon yang terikat pada enam atom hidrogen, adalah molekul terkecil yang diketahui yang dapat digunakan dalam produksi optoelektronika, bidang teknologi masa depan. .
Kontroversi seputar struktur molekul muncul karena, meskipun memiliki sedikit komponen atom, ia ada dalam keadaan yang secara matematis dijelaskan bukan oleh tiga atau bahkan empat dimensi (termasuk waktu), seperti yang kita ketahui dari pengalaman kita, tetapi hingga 126 ukuran.
Dari mana nomor ini berasal? Oleh karena itu, masing-masing dari 42 elektron yang membentuk molekul dijelaskan dalam tiga dimensi, dan mengalikannya dengan jumlah partikel menghasilkan tepat 126. Jadi ini bukan pengukuran nyata, tetapi pengukuran matematis. Pengukuran sistem yang kompleks dan sangat kecil ini sejauh ini terbukti tidak mungkin, yang berarti bahwa perilaku pasti elektron dalam benzena tidak dapat diketahui. Dan ini menjadi masalah, karena tanpa informasi ini tidak mungkin untuk sepenuhnya menggambarkan stabilitas molekul dalam aplikasi teknis.
Sekarang, bagaimanapun, para ilmuwan yang dipimpin oleh Timothy Schmidt dari ARC Center of Excellence di Exciton Science dan University of New South Wales di Sydney telah berhasil mengungkap misteri tersebut. Bersama rekan-rekannya di UNSW dan CSIRO Data61, ia menerapkan metode berbasis algoritme canggih yang disebut Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS) ke molekul benzena untuk memetakan fungsi panjang gelombangnya di seluruh 126 ukuran. Algoritma ini memungkinkan Anda untuk membagi ruang dimensi menjadi "ubin", yang masing-masing sesuai dengan permutasi posisi elektron. Hasil penelitian ini dipublikasikan di jurnal Nature Communications.
Yang menarik bagi para ilmuwan adalah pemahaman tentang spin elektron. “Apa yang kami temukan sangat mengejutkan,” Profesor Schmidt mencatat dalam publikasi tersebut. “Elektron spin-up dalam karbon terikat ganda menjadi konfigurasi tiga dimensi berenergi lebih rendah. Pada dasarnya, ini menurunkan energi molekul, membuatnya lebih stabil karena elektron didorong menjauh dan ditolak." Stabilitas molekul, pada gilirannya, merupakan karakteristik yang diinginkan dalam aplikasi teknis.
Lihat juga:
