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कार्बन क्वांटम प्रभाव प्रदर्शित करता है

Anonim

रुहर-यूनिवर्सिटीएट बोचम के रसायनविदों ने सबूत पाया है कि कार्बन परमाणु न केवल कणों की तरह व्यवहार कर सकते हैं बल्कि लहरों की तरह भी व्यवहार कर सकते हैं। यह क्वांटम-मैकेनिकल प्रॉपर्टी इलेक्ट्रान या हाइड्रोजन परमाणु जैसे हल्के कणों के लिए प्रसिद्ध है। हालांकि, शोधकर्ताओं ने कार्बन जैसे भारी परमाणुओं के लिए केवल लहर-कण द्वंद्व को शायद ही कभी देखा है। प्रोफेसर डॉ। वुल्फ्राम सैंडर और टिम श्लीफ की अगुआई वाली टीम कार्बनिक रसायन विज्ञान द्वितीय के अध्यक्ष से प्रोफेसर डॉ वेस्टन थैचर बोर्डेन, उत्तरी टेक्सास विश्वविद्यालय के साथ मिलकर, एंजवेन्ते केमी पत्रिका में रिपोर्ट करती है

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सैंडर कहते हैं, "हमारा नतीजा कुछ उदाहरणों में से एक है जो दिखाता है कि कार्बन परमाणु क्वांटम प्रभाव प्रदर्शित कर सकते हैं।" विशेष रूप से, शोधकर्ताओं ने देखा कि कार्बन परमाणु सुरंग कर सकते हैं। इस प्रकार वे एक ऊर्जावान बाधा को दूर करते हैं, हालांकि उनके पास वास्तव में ऐसा करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है।

भारी कणों के लिए शायद ही कभी मनाया जाता है

वुल्फ्राम सैंडर विरोधाभास बताते हैं: "ऐसा लगता है कि बाघ ने अपने पिंजरे को बाड़ पर कूदने के बिना छोड़ दिया है, जो उसके लिए बहुत अधिक है। लेकिन वह अभी भी बाहर निकल गया है।" यह केवल तभी संभव है जब वह लहर की तरह व्यवहार करता है, लेकिन यदि वह एक कण की तरह व्यवहार नहीं करता है। सुरंग में सक्षम होने वाली वस्तु की संभावना इसके द्रव्यमान पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, उदाहरण अपेक्षाकृत भारी कार्बन परमाणुओं की तुलना में प्रकाश इलेक्ट्रॉनों के लिए अधिक आसानी से देखा जा सकता है।

शोधकर्ताओं ने कोप पुनर्गठन का उपयोग करके सुरंग प्रतिक्रिया की जांच की, एक रासायनिक प्रतिक्रिया जिसे लगभग 80 वर्षों के लिए जाना जाता है। प्रतिक्रिया के लिए प्रारंभिक सामग्री, एक हाइड्रोकार्बन यौगिक, उत्पाद अणु के समान है। प्रतिक्रिया के पहले और बाद में एक ही रासायनिक यौगिक इस प्रकार मौजूद है। हालांकि, प्रक्रिया के दौरान कार्बन परमाणुओं के बीच बंधन बदल जाते हैं।

उनके प्रयोग में, बोचम स्थित शोधकर्ताओं ने अणु में कार्बन परमाणुओं में से एक को चिह्नित किया: उन्होंने हाइड्रोजन आइसोटोप ड्यूटेरियम, हाइड्रोजन का एक भारी संस्करण के साथ बंधे हाइड्रोजन परमाणु को प्रतिस्थापित किया। कोपर पुनर्गठन से पहले और बाद में अणुओं को ड्यूटेरियम के वितरण के संदर्भ में मतभेद था। इन विभिन्न वितरणों के कारण, दोनों आणविक रूपों में थोड़ा अलग ऊर्जा थी।

वास्तव में प्रतिक्रिया नहीं होनी चाहिए

कमरे के तापमान पर, इस अंतर का थोड़ा प्रभाव पड़ता है; आसपास के क्षेत्र में थर्मल ऊर्जा की भरपूर आपूर्ति के कारण, दोनों रूप समान रूप से होते हैं। हालांकि, दस केल्विन के तहत बहुत कम तापमान पर, ऊर्जा के अंतर के कारण एक अणु रूप को काफी पसंद किया जाता है। कमरे के तापमान से बेहद कम तापमान में संक्रमण करते समय, संतुलन को दोनों रूपों के समान वितरण से असमान वितरण में स्थानांतरित करना होता है।

हालांकि, यह संक्रमण क्लासिक तरीके से नहीं हो सकता है - चूंकि, एक रूप से दूसरे रूप में पुनर्व्यवस्थित होने पर, ऊर्जा बाधा को दूर किया जाना चाहिए, हालांकि अणु के पास इसके लिए ऊर्जा नहीं है और ठंडा वातावरण भी असमर्थ है इसे प्रदान करने के लिए। यद्यपि नया संतुलन क्लासिक तरीके से नहीं होना चाहिए, फिर भी शोधकर्ता इसे प्रयोग में प्रदर्शित करने में सक्षम थे। उनका निष्कर्ष: बेहद कम तापमान पर कोप पुनर्गठन केवल सुरंग प्रभाव द्वारा समझाया जा सकता है। इस प्रकार उन्होंने सैद्धांतिक अध्ययनों के आधार पर पांच साल पहले वेस्टन बोर्डेन द्वारा की गई भविष्यवाणी के लिए प्रयोगात्मक साक्ष्य प्रदान किए।

सॉल्वैंट्स सुरंग की क्षमता को प्रभावित करते हैं

रूहर-यूनिवर्सिटैट में, वुल्फ्राम सैंडर उत्कृष्टता रूहर एक्सप्लोरस सॉलवेशन के समूह में शोध करता है, जहां वह सॉल्वैंट्स और विघटित अणुओं के संपर्कों से खुद को चिंतित करता है। केमिस्ट कहते हैं, "यह ज्ञात है कि सॉल्वैंट्स सुरंग की क्षमता को प्रभावित करते हैं।" "हालांकि, अब तक यह नहीं समझा गया है कि वे ऐसा कैसे करते हैं।"

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कहानी स्रोत:

रूहर-यूनिवर्सिटी-बोचम द्वारा प्रदान की जाने वाली सामग्री। नोट: सामग्री शैली और लंबाई के लिए संपादित किया जा सकता है।


जर्नल संदर्भ :

  1. टिम श्लीफ, जोएल मिरेज़-पेरेज़, स्टीफन हेनकेल, मेलानी एर्टेल, वेस्टन थैचर बोर्डेन, वोल्फ्राम सैंडर। 1, 5 Dimethylsemibullvalene-2 ​​(4)-डी 1 का कोप पुनर्वितरण: भारी एटम टनलिंग के लिए प्रायोगिक साक्ष्यएंजवेन्टे केमी इंटरनेशनल संस्करण, 2017; डीओआई: 10.1002 / एनी.201704787