Химики описали структуру молекулы, которая существует в 126 измерениях

Спустя почти 200 лет после того, как молекула бензола была открыта Майклом Фарадеем, исследователи описали её сложную электронную структуру.

Одна из фундаментальных загадок химии была решена благодаря сотрудничеству австралийских учёных. С 1930-х годов химики спорили о фундаментальной электронной структуре бензола. В последние годы этот вопрос стал особенно актуален, поскольку бензол является основой для многих оптоэлектронных материалов. Хотя в молекуле бензола мало атомных компонентов, её электроны существуют в 126 измерениях. Анализ такой сложной системы до сих пор казался невозможным, однако группе учёных, опубликовавших своё исследование в журнале Nature Communications, это удалось.

Исследователи применили к молекулам бензола сложный метод на основе алгоритма, чтобы отобразить их волновые функции во всех 126 измерениях. Математический алгоритм позволил разделить размерное пространство на эквивалентные «плитки», каждая из которых соответствовала перестановке позиций электронов. Особый интерес для учёных представляло понимание вращения (спина) электронов. Благодаря новой методике исследователи смогли понять, что электроны в двойных связях и электроны в одинарных связях имеют противоположную ориентацию спина. В результате электроны избегают друг друга, уменьшают общую энергию молекулы и таким образом делают её более стабильной.