La molécula que existe en 126 dimensiones

Ya hace 200 años que Michael Faraday reveló la molécula de benceno y ahora, por objetivo, los científicos han conseguido revelar su complejísima estructura electrónica. El éxito no es trivial. En verdad, resuelve de una vez por todas y cada una un agrio debate que incendia los laboratorios Desde la década de 1930. Estamos, en efecto, frente la Resolución de uno de los misterios fundamentales de la química, algo que va a tener un ferviente impacto, por servirnos de un ejemplo, en el diseño de células solares, diodos orgánicos emisores de luz, energías renovables, telecomunicaciones y un enorme número de otras tecnologías de próxima generación. La investigación, llevada a cabo por una colaboración de investigadores de la Universidad de Sidney, la Agencia nacional de Ciencia de Australia (CSIRO) y el centro de excelencia Exciton Science, dedicado a investigar las posibilidades de alterar la luz en energía y la energía en luz, acaba de publicarse en «Nature Communications». 126 dimensiones
La estructura atómica del benceno es bien conocida. La molécula, en forma de anillo, está formada por seis átomos de carbono y otros seis de hidrógeno, todos ellos emparejados de dos en dos. Pero donde la cosa se vuelve complicada es Una vez que se consideran, También, los 42 electrones de la molécula. La función matemática que describe la molécula de benceno, en efecto, es de 126 dimensiones. «Lo cual significa -explica el químico Timothy Schmidt, uno de los autors del trabajo- que es una función de 126 coordenadas, tres para cada uno de los 42 electrones. Y dado que los electrones no son independientes, no podemos dividir el conjunto en en 42 funciones tridimensionales intependientes. Las soluciones calculadas por las máquinas no son fáciles de interpretar por un humano, con lo cual tuvimos que inventar una forma de llegar a la respuesta». Irresoluble Durante muchos años
Como resulta evidente, la descripción matemática de una estructura electrónica que se desarrolla en 126 dimensiones diversos no es algo sencillo de hacer. Y esa complejidad es, precisamente, la razón por la que la cuestión ha sido un problema irresoluble Durante goles años, con agrias polémicas y debates sobre de qué forma se comportan verdaderamente los electrones del benceno. Sin esa información, no resulta posible saber en qué condiciones la molécula permanece estable en sus Varios aplicaciones tecnológicas. No obstante Schmidt y sus colegas han puesto objetivo a esta situación debido al diseño de un nuevo algoritmo matemático. Uno que deja dividir en espacio dimensional en piezas equivalentes, cada una de ellas una permutación de las posiciones de los electrones. Un comportamiento sorprendente
Una cuestión especialmente importante para los científicos se dirigió comprender el espin (una suerte de rotación intrínseca) de los electrones. El espín es la propiedad que provoca magnetismo, entre otras fuerzas fundamentales, y la manera en que todos y cada uno de los electrones interactúan entre sí A lo largo del espín constituye la base de una extensa gama de tecnologías, Desde los diodos emisores de luz a la computación cuántica. «Lo que hemos encontrado es muy sorprendente -dice Schmidt-. Los electrones del benceno no se comportan tal y Del mismo modo que pensaban los químicos». Phil Kilby, Por su lado, agrega que «aunque se desarrolló para el contexto químico, el algoritmo que desarrollamos se puede aplicar Además a una extensa pluralidad de áreas».