126维苯

澳大利亚科学家最近描述了一种长期以来引起他们注意的化学分子。 相信这项研究的结果将影响太阳能电池、有机发光二极管和其他显示使用苯的下一代技术的新设计。

苯 来自芳烃组的有机化合物。 它是最简单的碳环中性芳烃。 除其他外，它是 DNA、蛋白质、木材和油的组成部分。 自化合物分离以来，化学家一直对苯的结构问题感兴趣。 1865年，德国化学家弗里德里希·奥古斯特·凯库勒假设苯是一种六元环己三烯，其中单键和双键在碳原子之间交替。

自 30 年代以来，化学界一直在讨论苯分子的结构。 近年来，这一争议变得更加紧迫，因为苯是由六个碳原子与六个氢原子键合而成的，是已知最小的可用于生产光电子产品的分子，这是一个未来的技术领域。 .

围绕分子结构的争论之所以出现，是因为尽管它的原子成分很少，但它存在于数学上不是用三个甚至四个维度（包括时间）描述的状态，正如我们从经验中所知道的那样，而是 多达 126 种尺寸.

这个数字是从哪里来的？ 因此，构成分子的 42 个电子中的每一个都在三个维度上进行了描述，将它们乘以粒子数正好得到 126。所以这些不是真实的，而是数学测量。 迄今为止，对这个复杂且非常小的系统的测量被证明是不可能的，这意味着无法知道苯中电子的确切行为。 这是一个问题，因为如果没有这些信息，就不可能完全描述分子在技术应用中的稳定性。

然而，现在，由 ARC 激子科学卓越中心和悉尼新南威尔士大学的 Timothy Schmidt 领导的科学家们已经设法解开了这个谜团。 他与 UNSW 和 CSIRO Data61 的同事一起，对苯分子应用了一种基于算法的复杂方法，称为 Voronoi Metropolis Dynamic Sampling (DVMS)，以映射其在所有区域的波长函数。 126 种尺寸. 该算法允许您将维度空间划分为“瓦片”，每个“瓦片”对应于电子位置的排列。 这项研究的结果发表在《自然通讯》杂志上。

科学家们特别感兴趣的是对电子自旋的理解。 “我们的发现非常令人惊讶，”施密特教授在出版物中指出。 “碳中的自旋电子被双键结合成较低能量的三维结构。 从本质上讲，这降低了分子的能量，由于电子被推开和排斥而使其更加稳定。” 反过来，分子的稳定性是技术应用中理想的特性。

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