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科学家利用126维空间解决化学难题

2020年6月4日8:15 环球解密

    经过九十年后,科学家终于揭开了苯的电子结构。不像人们熟悉的空间,用四个维度即可以描述,苯分子内的电子共存在126个维度上。

    苯由6个碳原子和6个氢原子组成六环结构,透明、无色、具有芳香气味,对人体有毒,是重要的化工原料。自上世纪30年代起,科学家开始研究苯的电子结构。

    澳大利亚新南威尔士大学的研究人员利用全新的数学算法,成功地用波形函数描述了126个维度上苯分子内电子的行为,包括每个电子的自旋方向与其它电子的绑定和相互作用等。

    所有的电子都在自旋,这种特性产生磁场和其它作用力。随着近年光电材料为可持续发展能源、通讯技术带来的革新,了解苯分子内电子结构的细节,对苯的具体应用及其稳定性的掌握变得更加重要。

    主要研究者新南威尔士大学化学教授施密特(Timothy Schmidt)说:“我们发现那些被称为‘上旋’的电子处于两个绑定的状态,而‘下旋’的电子是单一的状态。这出乎我们的意料。”

    “很重要的是,这使本来互相排斥的电子错开,从而降低分子的能量,使它更稳定。”

    施密特说,了解电子的旋转方向和电子间的相互作用,是从光电子学到量子计算机等广泛应用的基础。

    这份研究近期发表在《自然-通讯》(Nature Communications)期刊上。

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