激发态的势能曲线重新点燃双原子碳键序的难题

一个新的理论研究在印度科学家声称提供压倒性的证据,最简单的碳化合物,双原子碳(C₂),有一个四键。研究人员认为他们的发现可以通过实验验证。意料之中的是对于这样一个有争议的领域,该领域的一些专家仍然不服气。

有些问题永远不会消亡。化学键的本质在碳二聚体,特别是碳有四个价电子,利用他们所有的可能性和另一个碳原子形成四债券最近引发了大量讨论,量子化学家的评论耶稣Ugalde西班牙巴斯克国家大学的,他并没有参与这项工作。

分子轨道和价电子成键理论方法一般都提供了关于C键序的相互矛盾的结果₂,前者通常预测一个双键,后者四键。现在,Debashree Ghosh,Ankan保罗和研究生Ishita保护来自印度的培养科学协会采取了一个新的分子轨道理论基础方法拆散债券。Ghosh说他们使用在他们的研究方法并不是新的,但是“我们正在使用它的方式就是我们相信非常新颖。

Ghosh,保罗和保护好分析了低洼的势能曲线高自旋σ的C₂N等,以及其他二聚体₂,CN⁺和乙炔。找到一个深度最小七重奏的C₂他们说,是潜在的证据四键,并打开一个窗口进行实验验证。所有其他方法会给你一定数量不是一个特征值本身,这就是为什么它不是一个可观测的。如果这不是一个可观测的,它永远不会被捕获在一个实验中,“保罗解释说。这里唯一的症结将会需要这个分子激发到高自旋状态,所以有点稳定至少实验调查,“Ghosh说。

“C₂分子是非常不稳定的,但我们确实发现四键签名在另一个物种,CN⁺,”保罗说。他解释说,因为科学家最近孤立的CN⁺在离子阱它增加了电子光谱研究其兴奋的机会。“我们希望会有一些实验可能展开这方面的结合C₂”。

自旋unpairing

团队建议他们可以建立的债券数量第二行二聚体的基态确定旋转对称的价值产生了一个纯粹的离解势能曲线。他们依靠化学键的古老的概念作为一个spin-paired分子轨道由两个原子核共享电子对,这可以追溯到刘易斯开创性贡献一个多世纪以前。然后,通过逐渐旋转unpairing电子对他们认为他们消除一个债券。这是由计算高自旋状态。的结果在一个纯粹的离解势能曲线应该对应于“没有成键”,因此许多步骤,实现这样一个纯粹的离解势能曲线可以联系到债券的数量,Ugalde说。

这出现在九重奏曲旋转对称C₂(相比之下,七重奏旋转对称N₂和乙炔),它们的属性更多的债券之间的两个原子在C₂。研究小组认为他们的研究结果提供强有力的证据的四键C₂,两个σ和两个π键。

物理化学家马可Nascimento里约热内卢联邦大学的巴西,有保留意见的方法:“多么有用化学结构的概念可以如果为了定义它的基态分子的激发态必须检查这个分子?”

我们理解的担忧,可能会解释基态结合场景从激发态的势能曲线的角度来看,”保罗说。这个想法可能会变得不那么陌生,如果我们考虑ez在烯烃异构化,这是实现轻松当光化学地完成。我们开发一个更好的升值之间的双重结合两个碳原子在基态,当我们关注它阻止肤浅的异构体在基态而不是轻松的异构体由于自由旋转单键周围激发三重态。从本质上讲,我们的方法建立在这个简单的理解多个键在C理解复杂的场景₂。也不是巧合光谱用保税物种相比更加丰富与单键激发态分子基本上是基态键的结构。

这是一个值得称赞的贡献计算债券的难题命令,“Ugalde说。然而,这是不一样的检查轨道自旋状态和最低的决定他们是否对应键,键或非键相互作用。轨道波函数,因此,优化了特定的自旋状态,因此不同于一个自旋状态对其他…我们还没有告诉最后一句话关于明确的回答这个问题。”

自旋状态的变化会改变轨道在某种程度上,“回应保罗。“尽管这个问题,当标准建议在工作应用于一系列的第二期二聚体它符合传统债券同时订单和C₂它预测四键。不过,我们承认这个想法的力量必须被测试在多个系统和其他现有的鲁棒性。