Может ли существовать такая периодическая таблица для молекул?? Хотя некоторые исследователи думали об этой возможности и предлагали периодические правила для предсказания существования определенных молекул, эти предсказания были верны только для кластеров атомов с квазисферической симметрией из-за ограничений их собственной теории. Однако существует множество кластеров атомов с другими формами и другими типами симметрии, которые следует учитывать с помощью более совершенной модели. Таким образом, исследовательская группа из Tokyo Tech, включая доктора.
Такамаса Цукамото, доктор. Наоки Харута, профессор. Кимихиса Ямамото и его коллеги предложили новый подход к построению периодической таблицы для молекул с несколькими типами симметрии.
Их подход основан на внимательном наблюдении за поведением валентных электронов атомов, образующих молекулярные кластеры.
Валентные электроны можно рассматривать как «свободные» электроны в атомах с внешней орбиталью, и, таким образом, они могут взаимодействовать с электронами других атомов с образованием соединений. Когда несколько атомов образуют кластер симметричной формы, их валентные электроны стремятся занять определенные молекулярные орбитали, называемые «суператомными орбиталями», на которых они ведут себя почти так же, как если бы они были электронами огромного атома.
Рассматривая этот факт и анализируя эффекты структурной симметрии кластеров, исследователи предложили «симметрично адаптированные орбитальные (SAO) модели», которые согласуются с множеством известных молекул, а также новейшими квантово-механическими моделями. расчеты. Новые периодические таблицы, которые будут созданы для каждого типа симметрии, на самом деле будут четырехмерными, потому что молекулы будут расположены в соответствии с четырьмя параметрами: группами и периодами (на основе их «валентных» электронов, как в обычной периодической таблице. ), виды (на основе составляющих элементов) и семейства (на основе количества атомов).
Подход SAO очень перспективен в области дизайна материалов. «Современные методы синтеза позволяют нам производить множество инновационных материалов на основе модели SAO, например, легкие магнитные материалы», – заявляет проф. Ямамото.
Дальнейший путь ученых лежит в дальнейшем расширении этих таблиц до молекулярных кластеров с другими формами и симметрией и предсказании стабильных молекул, которые еще предстоит разработать. «Среди бесконечных комбинаций составных элементов предлагаемая таблица Менделеева станет значительным вкладом в открытие новых функциональных материалов», – заключает проф. Ямамото.