Биполярон

В физике биполярон — это разновидность 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 вызвать искажение основной решетки. Комбинация электрона и искажения (которую также можно понимать как облако фононов ) известна как полярон (отчасти потому, что взаимодействие между электроном и решеткой происходит через поляризацию ). Когда два полярона расположены близко друг к другу, они могут снизить 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 небольшими. Маленькие биполяроны имеют целочисленный спин и, таким образом, разделяют некоторые свойства бозонов . Если многие биполяроны образуются, не приближаясь слишком близко, они могут образовать конденсат Бозе-Эйнштейна . Это привело к предположению, что биполяроны могут быть возможным механизмом высокотемпературной сверхпроводимости . Например, они могут привести к очень прямой интерпретации изотопный эффект .

Недавно биполяроны были теоретически предсказаны в конденсате Бозе-Эйнштейна. Два полярона обмениваются звуковыми волнами и притягиваются друг к другу, образуя связанное состояние, когда силовая связь между отдельными поляронами и конденсатом является сильной по сравнению с взаимодействиями основного газа. ^{[ 1 ]}

Биполяроны в органической химии

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

Возможен синтез и выделение модельных соединений биполяронов для рентгеноструктурных исследований. ^{[ 2 ]} Диамагнитный дикатион бис(триарил)амина 2 по схеме 1 получают из нейтрального предшественника 1 в дихлорметане реакцией с 4 эквивалентами пентахлорида сурьмы . две резонансные структуры Для дикатия существуют . Структура 2a представляет собой (синглетный) дирадикал, а 2b представляет собой закрытой оболочки хиноид . Экспериментальные длины связей для центральной винилиденовой группы в 2 составляют 141 пм и 137 пм по сравнению с 144 пм и 134 пм для предшественника 1 , что предполагает некоторый вклад хиноидной структуры.

Схема 1. Дикатион бистриариламина. — Scheme 1. BisTriarylamine Dication

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

Схема 2. Биполярон на основе тиофена. — Scheme 2 Thiophene based bipolaron

См. также

Хиноноидные цвиттерионы

Ссылки

^ Камачо-Гардиан, А.; Пенья Ардила, Луизиана; Пол, Т.; Брюун, генеральный менеджер (6 июля 2018 г.). «Биполяроны в конденсате Бозе-Эйнштейна». Физ. Преподобный Летт . 121 (13401): 013401.arXiv : 1804.00402 . Бибкод : 2018PhRvL.121a3401C . doi : 10.1103/PhysRevLett.121.013401 . ПМИД 30028169 .
^ С. Чжэн; и др. (2006). «Выделение и кристаллическая структура двух синглетных бис(триариламин)дикатионов с нехиноидальной геометрией». Журнал Американского химического общества . 128 (6): 1812–7. дои : 10.1021/ja0541534 . ПМИД 16464079 .

[1] Камачо-Гардиан, А.; Пенья Ардила, Луизиана; Пол, Т.; Брюун, генеральный менеджер (6 июля 2018 г.). «Биполяроны в конденсате Бозе-Эйнштейна». Физ. Преподобный Летт . 121 (13401): 013401.arXiv : 1804.00402 . Бибкод : 2018PhRvL.121a3401C . doi : 10.1103/PhysRevLett.121.013401 . ПМИД 30028169 .

[2] С. Чжэн; и др. (2006). «Выделение и кристаллическая структура двух синглетных бис(триариламин)дикатионов с нехиноидальной геометрией». Журнал Американского химического общества . 128 (6): 1812–7. дои : 10.1021/ja0541534 . ПМИД 16464079 .

[ 1 ]

[ 2 ]