Científicos revelan la estructura electrónica de una molécula que existe en 126 dimensiones
Ciencia y Educacion 06.03.2020 a las 22:58 hs 431 1
Esto no sólo resuelve un debate que se viene desarrollando desde la década de 1930, sino que este paso tiene importantes implicaciones para el futuro desarrollo de los materiales optoelectrónicos, muchos de los cuales están construidos a base de benceno.
La estructura atómica del benceno se comprende bastante bien. Es un anillo que consiste en seis átomos de carbono, y seis átomos de hidrógeno, uno unido a cada uno de los átomos de carbono.
Donde se pone extremadamente difícil es cuando consideramos los 42 electrones de la molécula.
dijo el químico Timothy Schmidt del Centro de Excelencia en Ciencia de Excitación ARC y UNSW Sydney en Australia
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Así que, eso significa que describir matemáticamente la estructura electrónica del benceno necesita tener en cuenta 126 dimensiones. Como pueden imaginar, esto no es exactamente una cosa sencilla de hacer. De hecho, esta complejidad es la razón por la que revelar la estructura ha seguido siendo un problema durante tanto tiempo, dando lugar a debates sobre cómo se comportan incluso los electrones del benceno.
Hay dos escuelas de pensamiento: que el benceno sigue la teoría del enlace de valencia, con electrones localizados; o la teoría de la órbita molecular, con electrones deslocalizados. El problema es que ninguna de las dos parece encajar.
Cita:"La interpretación de la estructura electrónica en términos de orbitales ignora que la función de onda es antisimétrica en el intercambio de giros similares", escribieron los investigadores en su trabajo. "Además, los orbitales moleculares no proporcionan una descripción intuitiva de la correlación de los electrones".
El trabajo del equipo se basó en una técnica que desarrollaron recientemente. Se llama muestreo dinámico Voronoi Metropolis, y utiliza un enfoque algorítmico para visualizar las funciones de onda de un sistema de múltiples electrones.
Esto separa las dimensiones de los electrones en baldosas separadas en un diagrama de Voronoi, con cada una de las baldosas correspondiendo a las coordenadas de los electrones, permitiendo al equipo mapear la función de onda de las 126 dimensiones.
Y encontraron algo extraño.
El efecto de esto es que los electrones se evitan entre sí cuando es ventajoso hacerlo, reduciendo la energía de la molécula, y haciéndola más estable.
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Cita:"Pero también mostramos cómo inspeccionar lo que se llama correlación de electrones - cómo los electrones se evitan entre sí. Esto casi siempre es ignorado cualitativamente, y sólo se invoca para los cálculos en los que sólo se utiliza la energía, no el comportamiento electrónico".
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