Ticker

6/recent/ticker-posts

Bενζόλιο: Επίλυση ενός μυστηρίου σε 126 διαστάσεις

Το μόριο βενζόλιο εμφανίζεται παντού στη βιολογία, είναι σημαντικό στη χημεία και έχει ανιχνευθεί ακόμη και στον εξωτερικό χώρο. Αλλά ο τρόπος με τον οποίο μοιράζονται τα ηλεκτρόνια των συστατικών τους ατόμων υπήρξε μυστήριο για πάνω από έναν αιώνα. 

Τώρα φαίνεται ότι έχουμε μια λύση και χρειάστηκε οι επιστήμονες να δημιουργήσουν μια μαθηματική λειτουργία με 126 διαστάσεις για να φτάσουν εκεί.




Αυτό δεν σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια του βενζολίου υπάρχουν σε 126 διαστάσεις, αυτό σημαίνει ότι αν εμείς οι άνθρωποι θέλουμε να καταλάβουμε πώς αλληλεπιδρούν συνολικά, πρέπει να δημιουργήσουμε μαθηματικές λειτουργίες που λαμβάνουν υπόψη τη συμπεριφορά κάθε ηλεκτρονίου στον τρισδιάστατο κόσμο μας. Το βενζόλιο έχει 42 ηλεκτρόνια, έτσι 42 φορές τρεις διαστάσεις μας δίνουν 126.

Το βενζόλιο είναι ένα πολύ σημαντικό μόριο, αν και είναι μέτρια απλή στην εικόνα. Έξι άτομα άνθρακα τοποθετούνται σε έναν εξαγωνικό δακτύλιο και συνδέονται με καθέναν από αυτούς τους άνθρακες είναι ένα άτομο υδρογόνου. Τα άτομα του άνθρακα είναι πολύ φιλικά και μπορούν να συνδεθούν με έως και τέσσερα άλλα άτομα, αλλά στον άνθρακα του βενζολίου έχει μόνο χώρο να δεσμεύεται με τρία άλλα άτομα, έτσι ένας από τους δεσμούς μεταξύ των ατόμων άνθρακα είναι διπλός (όπως φαίνεται στην εικόνα παραπάνω).

Το ερώτημα που απασχολεί τους επιστήμονες είναι τι συμβαίνει με τα ηλεκτρόνια σε αυτόν τον διπλό δεσμό. Τα ηλεκτρόνια έχουν το ίδιο φορτίο (αρνητικό). Αντιδρούν το ένα με το άλλο, ώστε να μην είναι εύκολο να καρατηθούν κοντά το ένα μρ τον άλλο. Μια άλλη ιδιότητα που μπαίνει στο παιχνίδι είναι η περιστροφή κάθε ηλεκτρονίου, που μπορεί να έχει δύο τιμές, "πάνω" ή "κάτω". Μέχρι τώρα, η ανάλυση ενός συστήματος αυτού του συμπλέγματος δεν ήταν δυνατή, συνεπώς η ακριβής συμπεριφορά των ηλεκτρονίων βενζίνης δεν ήταν γνωστή, πράγμα που σημαίνει ότι η σταθερότητα του μορίου στις τεχνολογικές εφαρμογές δεν θα μπορούσε να γίνει πλήρως κατανοητή.




Αναφορικά με την Nature Communications, η ομάδα διαπίστωσε ότι η συμφωνία ή η διαφωνία μεταξύ της περιστροφής των κοινών ηλεκτρονίων προκάλεσε την τρισδιάστατη διαμόρφωση, η οποία έχει χαμηλότερη ενέργεια. Σκεφτείτε τα ως υποατομικά εσωστρεφή, θα αποφεύγουν το ένα το άλλο, εάν χρειάζεται πολύ περισσότερη ενέργεια για να βρίσκονται κοντά σε άλλο ηλεκτρόνιο.

«Αυτό που διαπιστώσαμε ήταν πολύ περίεργο,» δήλωσε ο κύριος ερευνητής καθηγητής Timothy Schmidt από το Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας: "Δεν σκέφτονται οι χημικοί για το βενζόλιο. Ουσιαστικά μειώνει την ενέργεια του μορίου, καθιστώντας το πιο σταθερό, παίρνοντας ηλεκτρόνια, τα οποία απωθούνται το ένα από το άλλο.

Η λύση ήταν δυνατή χάρη σε έναν εξελιγμένο αλγόριθμο που δημιούργησε "πλακάκια" για κάθε αλλαγή στη διαμόρφωση ηλεκτρονίων, επιτρέποντάς τους να χαρτογραφήσουν την κυματομορφή όλων των 126 διαστάσεων.

 Η λύση θα συμβάλει στην τελειοποίηση της θεωρητικής μας κατανόησης όχι μόνο του βενζολίου, αλλά και των δακτυλίων άνθρακα, τα οποία είναι σημαντικά σε εφαρμογές όπως το graphene, μεταξύ άλλων. 


Ο δημιουργός, συν-ερευνητής Phil Kilby, πιστεύει ότι αυτό το λογισμικό "αντιστοίχησης με περιορισμούς" μπορεί να έχει εφαρμογές πέρα ​​από τη χημεία. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για μια σειρά συστημάτων, από το προσωπικό που καταρτίζει τα προγράμματα ανταλλαγής νεφρών.


Δημοσίευση σχολίου

0 Σχόλια