Биполярон

Класс химического соединения или квазичастицы

В физике биполярон — тип квазичастицы, состоящей из двух поляронов . В органической химии — молекула или часть макромолекулярной цепи, содержащая два положительных заряда в сопряженной системе .

Биполяроны в физике

В физике биполярон — это связанная пара двух поляронов. Электрон в материале может вызывать искажение в базовой решетке. Сочетание электрона и искажения (которое также можно понимать как облако фононов ) известно как полярон (отчасти потому, что взаимодействие между электроном и решеткой осуществляется через поляризацию ). Когда два полярона находятся близко друг к другу, они могут понизить свою энергию, разделяя одни и те же искажения, что приводит к эффективному притяжению между поляронами. Если взаимодействие достаточно велико, то это притяжение приводит к связанному биполярону. При сильном притяжении биполяроны могут быть маленькими. Маленькие биполяроны имеют целый спин и, таким образом, разделяют некоторые свойства бозонов . Если образуется много биполяронов, не подходя слишком близко, они могут образовать конденсат Бозе-Эйнштейна . Это привело к предположению, что биполяроны могут быть возможным механизмом для высокотемпературной сверхпроводимости . Например, они могут привести к очень прямой интерпретации изотопного эффекта .

Недавно биполяроны были теоретически предсказаны в конденсате Бозе-Эйнштейна. Два полярона обмениваются звуковыми волнами и притягиваются друг к другу, образуя связанное состояние, когда сила связи между одиночными поляронами и конденсатом велика по сравнению с взаимодействиями газа-хозяина. [1]

Биполяроны в органической химии

В органической химии биполярон — это молекула или часть макромолекулярной цепи, содержащая два положительных заряда в сопряженной системе. Заряды могут быть расположены в центре цепи или на ее концах. Биполяроны и поляроны встречаются в легированных проводящих полимерах, таких как политиофен .

Можно синтезировать и выделить модельные соединения биполярона для исследований рентгеновской дифракции . [2] Диамагнитный дикатион бис(триарил)амина 2 на схеме 1 получают из нейтрального предшественника 1 в дихлорметане путем реакции с 4 эквивалентами пентахлорида сурьмы . Для дикатиона существуют две резонансные структуры . Структура 2a представляет собой (синглетный) бирадикал, а 2b представляет собой хиноид с закрытой оболочкой . Экспериментальные длины связей для центральной винилиденовой группы в 2 составляют 141 пм и 137 пм по сравнению со 144 пм и 134 пм для предшественника 1, что подразумевает некоторый вклад хиноидной структуры.

Схема 1. Дикатионирование бистриариламина
Схема 1. Дикатионирование бистриариламина

С другой стороны, когда к ядру в структуре, изображенной на схеме 2 , добавляется тиофеновый фрагмент , эти длины связей идентичны (около 138 пм), что делает ее настоящим гибридом.

Схема 2 Биполярон на основе тиофена
Схема 2 Биполярон на основе тиофена

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Camacho-Guardian, A.; Peña Ardila, LA; Pohl, T.; Bruun, GM (6 июля 2018 г.). «Биполяроны в конденсате Бозе-Эйнштейна». Phys. Rev. Lett . 121 (13401): 013401. arXiv : 1804.00402 . Bibcode :2018PhRvL.121a3401C. doi :10.1103/PhysRevLett.121.013401. PMID  30028169.
  2. ^ S. Zheng; et al. (2006). «Выделение и кристаллические структуры двух синглетных бис(триариламиновых) дикатионов с нехиноидной геометрией». Журнал Американского химического общества . 128 (6): 1812– 7. doi :10.1021/ja0541534. PMID  16464079.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Биполярон&oldid=1160190584"