126 आयामों में बेंजीन

ऑस्ट्रेलियाई वैज्ञानिकों ने हाल ही में एक ऐसे रासायनिक अणु का वर्णन किया है जिसने लंबे समय से उनका ध्यान आकर्षित किया है। माना जाता है कि अध्ययन के निष्कर्ष सौर कोशिकाओं, कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड और बेंजीन का उपयोग करने वाली अन्य अगली पीढ़ी की प्रौद्योगिकियों के लिए नए डिजाइनों को प्रभावित करते हैं।

बेंजीन एरेन समूह से एक कार्बनिक रासायनिक यौगिक। यह सबसे सरल कार्बोसाइक्लिक न्यूट्रल एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन है। वैसे, यह डीएनए, प्रोटीन, लकड़ी और तेल का एक घटक है। यौगिक के पृथक्करण के बाद से रसायनज्ञ बेंजीन की संरचना की समस्या में रुचि रखते हैं। 1865 में, जर्मन रसायनज्ञ फ्रेडरिक ऑगस्ट केकुले ने परिकल्पना की थी कि बेंजीन एक छह-सदस्यीय साइक्लोहेक्साट्रिएन है जिसमें एकल और दोहरे बंधन कार्बन परमाणुओं के बीच वैकल्पिक होते हैं।

30 के दशक से, बेंजीन अणु की संरचना के बारे में रासायनिक हलकों में बहस चल रही है। इस बहस ने हाल के वर्षों में और अधिक तात्कालिकता ले ली है क्योंकि बेंजीन, जो छह हाइड्रोजन परमाणुओं से बंधे छह कार्बन परमाणुओं से बना है, सबसे छोटा ज्ञात अणु है जिसका उपयोग भविष्य की प्रौद्योगिकी के क्षेत्र, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स के उत्पादन में किया जा सकता है। .

अणु की संरचना को लेकर विवाद इसलिए उठता है क्योंकि, हालांकि इसमें कुछ परमाणु घटक होते हैं, यह गणितीय रूप से तीन या चार आयामों (समय सहित) द्वारा वर्णित अवस्था में मौजूद होता है, जैसा कि हम अपने अनुभव से जानते हैं, लेकिन 126 आकार तक.

यह नंबर कहां से आया? इसलिए, एक अणु को बनाने वाले 42 इलेक्ट्रॉनों में से प्रत्येक को तीन आयामों में वर्णित किया गया है, और उन्हें कणों की संख्या से गुणा करने पर बिल्कुल 126 प्राप्त होता है। इसलिए ये वास्तविक नहीं हैं, बल्कि गणितीय माप हैं। इस जटिल और बहुत छोटी प्रणाली को मापना अब तक असंभव साबित हुआ था, जिसका अर्थ है कि बेंजीन में इलेक्ट्रॉनों का सटीक व्यवहार ज्ञात नहीं हो सका। और यह एक समस्या थी क्योंकि इस जानकारी के बिना तकनीकी अनुप्रयोगों में अणु की स्थिरता का पूरी तरह से वर्णन करना असंभव होगा।

हालाँकि, अब सिडनी में एआरसी सेंटर ऑफ एक्सीलेंस इन एक्सिटॉन साइंस और न्यू साउथ वेल्स विश्वविद्यालय के टिमोथी श्मिट के नेतृत्व में वैज्ञानिक इस रहस्य को सुलझाने में कामयाब रहे हैं। UNSW और CSIRO Data61 के सहयोगियों के साथ मिलकर, उन्होंने बेंजीन अणुओं पर वोरोनोई मेट्रोपोलिस डायनेमिक सैंपलिंग (DVMS) नामक एक जटिल एल्गोरिदम-आधारित विधि लागू की, ताकि सभी में उनके तरंग दैर्ध्य कार्यों को सहसंबंधित किया जा सके। 126 आकार. यह एल्गोरिदम आयामी स्थान को "टाइल्स" में विभाजित करने की अनुमति देता है, जिनमें से प्रत्येक इलेक्ट्रॉन स्थिति के क्रमपरिवर्तन से मेल खाता है। इस अध्ययन के नतीजे नेचर कम्युनिकेशंस जर्नल में प्रकाशित हुए थे।

वैज्ञानिकों की विशेष रुचि इलेक्ट्रॉनों के चक्रण को समझने में थी। प्रकाशन में प्रोफेसर श्मिट कहते हैं, "हमने जो पाया वह बहुत आश्चर्यजनक था।" “कार्बन में स्पिन-अप इलेक्ट्रॉनों को दोहरे बंधनों द्वारा कम ऊर्जा वाले त्रि-आयामी विन्यास में जोड़ा जाता है। अनिवार्य रूप से, यह अणु की ऊर्जा को कम करता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों के प्रतिकर्षित होने और दूर जाने के कारण यह अधिक स्थिर हो जाता है। बदले में, अणु की स्थिरता इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में एक वांछनीय विशेषता है।