137383
A tudomány hírei
Vissza
2016. 01. 10.

Folyadékszerkezetek: az egyszerű kutatása vezet el a bonyolult megértéséhez

Csaknem nyolcvan éve vizsgálják és próbálják minél pontosabban leírni a tudósok az egyik leghétköznapibb folyadék, a korábban tűzoltásra és hűtőanyagként is használt szén-tetraklorid (CCl4) szerkezetét. Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont “Folyadékszerkezet” Kutatócsoportjának három tagja ehhez a munkához járult hozzá a közelmúltban publikált kutatási eredményével.

A szén-tetrakloridot tökéletes tetraéder alakú molekulák alkotják és valószínűleg e sajátossága az oka annak, hogy szerkezete az érdeklődés középpontjába került. Ha a kutatók nem ismerik pontosan, részleteiben ezt az "egyszerű" prototípus-szerkezetet, akkor az ennél bonyolultabb molekuláris anyagok szerkezetének tanulmányozása sem sok sikerrel kecsegtetne. Az elmúlt évtizedekben már számtalanszor tűnt úgy, hogy a tudósok megértették e folyadék intermolekuláris szerkezetét, a magabiztos állítások után azonban kiderült, hogy a nyitott kérdéseket mégsem sikerült megválaszolni.

A széntetraklorid molekula realisztikus modellje (balra). Mellette a folyadék tömbfázisának egy részlete (jobbra; a jobb láthatóság kedvéért az atomátmérőket csökkentették). Piros színnel emelték ki azokat a klóratomokat, amelyek az egyik jellemző elhelyezkedést, a ‘2:3’ típusút, valósítják meg.
A szén-tetraklorid molekula realisztikus modellje (balra). Mellette a folyadék tömbfázisának egy részlete (jobbra; a jobb láthatóság kedvéért az atomátmérőket csökkentették). Piros színnel emelték ki azokat a klóratomokat, amelyek az egyik jellemző elhelyezkedést, a 2:3 típusút, valósítják meg.


Csupán az elmúlt évtized erőfeszítései nyomán vált a folyékony CCl4 szerkezetéről elérhetővé olyan jellemzés, amely az összes elérhető kísérleti evidenciával egyetértésben ad számot a molekulák egymáshoz viszonyított helyzetéről, az ún. orientációs korrelációkról.

A Chemical Reviewsban megjelent cikkében az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Szilárdtestfizikai és Optikai Intézete "Folyadékszerkezet" Kutatócsoportjának vezetője, Pusztai László, az MTA doktora, valamint Pothoczki Szilvia és Temleitner László tudományos munkatársak összegezték a "tetraéderes folyadékok" szerkezetéről a közelmúltban kialakult képet. Ezen túl pedig feltárták az individuális szerkezetek és azon tendenciák közötti kapcsolatokat, amelyek a (tetraéder alakú) molekulákat alkotó atomok szisztematikus változtatását kísérik.

Publikációjukban nyolc évtizedet átívelő történeti áttekintésük mellett számba veszik azokat a módszereket/megközelítéseket, amelyek végül elvezettek a konszenzushoz.

További részletek az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont oldalán.