Биполярон – физика мен химияда кездесетін квазибөлшек/молекула. Екі поляроннан тұрады, конъюгацияланған жүйеде оң зарядтарды қамтиды. Электрон-тор өзара әрекеттесуі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Химиялық қосылыстар класы немесе квазибөлшек. Физикада биполарон – екі поляроннан тұратын квазибөлшектердің бір түрі. Органикалық химияда – конъюгацияланған жүйеде екі оң зарядты қамтитын молекула немесе макромолекулалық тізбектің бір бөлігі.
Class of chemical compound or a quasiparticle
In physics, a bipolaron is a type of quasiparticle consisting of two polarons. In organic chemistry, it is a molecule or a part of a macromolecular chain containing two positive charges in a conjugated system.
Физикадағы биполярлар
Физикада биполарон – екі поляронның байланысқан жұбы. Материалдағы электронның астындағы тордың деформациясына себеп болуы мүмкін. Электрон мен деформацияның үйлесімі (фонон бұлты ретінде де түсіндіріледі) полярон деп аталады (электрон мен тор арасындағы өзара әрекеттесу поляризация арқылы болғандықтан). Екі полярон бір-біріне жақын келгенде, олар бірдей деформацияны бөлісіп, энергиясын төмендетуі мүмкін, бұл полярондар арасында тиімді тартымдылыққа алып келеді. Егер өзара әрекеттесу жеткілікті күшті болса, онда бұл тартымдылық байланысқан биполаронды құрайды. Күшті тартымдылық жағдайында биполарон кішкентай болуы мүмкін. Кішкентай биполарон толық сан спинге ие, сондықтан бозонның кейбір қасиеттерін бөліседі. Егер көптеген биполарон тым жақын келмейтін болса, олар Бозе-Эйнштейн конденсатын құруы мүмкін. Бұл биполаронның жоғары температуралық суперөткізгіштіктің мүмкін механизмі болуы мүмкін деген ойға жетеледі. Мысалы, олар изотоп эффектісін тікелей түсіндіруге мүмкіндік береді. Жақында биполарон Бозе-Эйнштейн конденсатында теориялық тұрғыдан болжалды. Екі полярон дыбыс толқындарын алмасады және олар бір-біріне тартылып, жеке полярондар мен конденсат арасындағы байланыс күші, қонақ газдың өзара әрекеттесуімен салыстырғанда күшті болғанда, байланысқан күйге келеді.
In physics, a bipolaron is a bound pair of two polarons. An electron in a material may cause a distortion in the underlying lattice. The combination of electron and distortion (which may also be understood as a cloud of phonons) is known as a polaron (in part because the interaction between electron and lattice is via a polarization). When two polarons are close together, they can lower their energy by sharing the same distortions, which leads to an effective attraction between the polarons. If the interaction is sufficiently large, then that attraction leads to a bound bipolaron. For strong attraction, bipolarons may be small. Small bipolarons have integer spin and thus share some of the properties of bosons. If many bipolarons form without coming too close, they might be able to form a Bose–Einstein condensate. This has led to a suggestion that bipolarons could be a possible mechanism for high temperature superconductivity. For example, they can lead to a very direct interpretation of the isotope effect. Recently, bipolarons were predicted theorethically in a Bose Einstein condensate. Two polarons interchange sound waves and they attract to each other, forming a bound state when the strength coupling between the single polarons and the condensate is strong in comparison with the interactions of the host gas.
Органикалық химиядағы биполорондар
Органикалық химияда биполарон – конъюгацияланған жүйеде екі оң зарядты қамтитын молекула немесе макромолекулалық тізбектің бір бөлігі. Зарядтар тізбектің ортасында немесе оның ұштарында орналасуы мүмкін. Биполарондар мен полярондар политиофен сияқты допингтелген өткізгіш полимерлерде кездеседі. Рентгендік дифракция зерттеулері үшін биполарондық модельдік қосылыстарды синтездеу және бөліп алу мүмкін. Схема 1-де көрсетілген диамагниттік бис(триарил)амин дикациясы 2, дихлорметан ішіндегі бейтарап прекурсор 1-ден 4 эквивалент антимон пентахлоридімен реакция арқылы алынады. Дикация үшін екі резонанстық құрылым бар. Құрылым 2а – (синглетті) дирадикал, ал 2b – жабық қабықты киноид. 2-дегі орталық винилиден тобының эксперименталды байланыс ұзындығы 141 пм және 137 пм, ал прекурсор 1 үшін 144 пм және 134 пм, бұл киноидтық құрылымның белгілі бір үлесін көрсетеді. Екінші жағынан, 2-схемада көрсетілген құрылымда ядроға тиофен тобы қосылғанда, бұл байланыс ұзындықтары бірдей болады (шамамен 138 пм), оны нағыз гибрид етеді.
In organic chemistry, a bipolaron is a molecule or part of a macromolecular chain containing two positive charges in a conjugated system. The charges can be located in the centre of the chain or at its termini. Bipolarons and polarons are encountered in doped conducting polymers such as polythiophene. It is possible to synthesize and isolate bipolaron model compounds for X ray diffraction studies. The diamagnetic bis(triaryl)amine dication 2 in scheme 1 is prepared from the neutral precursor 1 in dichloromethane by reaction with 4 equivalents of antimony pentachloride. Two resonance structures exist for the dication. Structure 2a is a (singlet) diradical and 2b is the closed shell quinoid. The experimental bond lengths for the central vinylidene group in 2 are 141 pm and 137 pm compared to 144 pm and 134 pm for the precursor 1 implying some contribution from the quinoid structure. On the other hand, when a thiophene unit is added to the core in the structure depicted in scheme 2, these bond lengths are identical (around 138 pm) making it a true hybrid.