Moleküller için Periyodik Tablolar
Fotoğraf: Önerilen model, birçok simetri türü için belirli kurallara uyarak orbital kalıpları açıklar. Küre, en yüksek geometrik simetriye sahip olmasına rağmen, küresel simetriye sahip gerçek bir polyatomik tür yoktur.
Elementler için periyodik tablo 1869 yılında oluşturulmaya başlanmış ve daha sonra bilimin temel taşlarından biri haline gelmiştir. Bu tablo, doğada var olan tüm elementleri, en önemli özelliklerden biri olan elektron sayısına göre sütunlar ve sıralar halinde gruplayan özel bir düzende tasarlanmıştır. Bilim insanları, zamanla tabloya eklenen ve o zamanlar bilinmeyen elementlerin özelliklerini tahmin etmek için periyodik tabloyu yıllarca kullanmışlardır.
Peki moleküller için böyle bir periyodik tablo olabilir mi? Bazı araştırmacılar daha önceleri bu durumu düşünmüş ve belirli moleküllerin varlığını tahmin etmek için periyodik kurallar önermiş olsalar da, bu tahminler kendi teorilerinin sınırlamaları nedeniyle sadece yarı küresel simetriye sahip atom kümeleri için geçerliydi. Ancak daha iyi bir modelleme sistemi gerektiren, başka şekillere ve simetrilere sahip birçok atom kümesi mevcuttur. Bu nedenle, Tokyo Tech’ten Dr. Takamasa Tsukamoto, Dr. Naoki Haruta, Prof. Kimihisa Yamamoto ve meslektaşları dahil olmak üzere bir araştırma ekibi, çoklu simetri türlerine sahip moleküllere bir periyodik tablo oluşturmak için yeni bir yaklaşım önerdiler.
Yaklaşımları, molekülleri oluşturan atomların değerlik elektronlarının bir gözlemine dayanıyor. Değerlik elektronları, en dış yörüngedeki “serbest” elektronlar olarak kabul edilebilir ve bileşik oluşturmak için diğer atomların elektronları ile etkileşime girebilirler. Birden fazla atom simetrik şekle sahip bir küme oluşturduğunda, değerlik elektronları neredeyse kocaman bir atomun elektronlarıymış gibi davrandıkları “süper atomik yörüngeler” olarak adlandırılan belirli orbitalleri işgal etme eğilimindedir.
Fotoğraf: Önerilen tabloda dört parametreye göre düzenlenen her bir simetri türü için tablo kümeleri olacaktır: gruplar ve periyotlar (elektron sayısı), aileler (oluşturan atomların sayısı) ve türler (oluşturan elementlerin tipi).
Bu gerçek göz önünde bulundurulduğunda ve yapısal simetrilerin kümelerdeki etkileri analiz edildiğine araştırmacılar “simetriye uyarlanmış yörünge modelleri (SAO)” önerdiler. Her simetri tipi için oluşturulacak olan yeni periyodik tablolar, Şekil 2‘de gösterildiği gibi dört boyutlu olacaktır, çünkü moleküller dört parametreye göre düzenlenecektir: gruplar ve periyotlar (“değerlik” elektronlarına dayanarak normal periyodik tabloya benzer şekilde), türler (oluşturan elementlere göre) ve aileler (atom sayısına göre).
SAO yaklaşımı malzeme tasarımı alanı için umut vaat edicidir. Yamamoto, “Modern sentez teknikleri, hafif manyetik malzemeler gibi SAO modeline dayanan birçok yenilikçi malzeme üretmemizi sağlıyor” diyor. Bilim insanlarının planı bu tabloları diğer şekil ve simetrilere sahip moleküler kümelere genişletmek ve daha geliştirilmemiş olan kararlı molekülleri öngörmek. Yamamoto, “Yapıcı elemanların sonsuz kombinasyonları arasında, önerilen periyodik tablo, yeni fonksiyonel materyallerin keşfedilmesinde önemli bir katkı sağlayacaktır.” diyor.
Kaynak: phys.org
