Bilim insanları 30 yıl önce öne sürülen farklı türden bir kimyasal bağın varlığını sonunda onaylandı. 30 yıl öncesinde deneysel kanıtların yetersizliğinden ve o zamanlar mevcut kuantum kimyası metotlarının doğruluğunun bağıl olarak zayıf olmasından dolayı, asla kanıtlanamayan bu kimyasal bağlar yeni bir bilimsel araştırmayla sonunda anlaşılabildi. Yeni araştırmaya göre birbirinin yerini alan izotoplar kimyasal bağlanmanın doğasında temel değişikliklere neden olabiliyor.
1980’nin başlarında ağır iki atom arasında bulunan çok hafif bir atomun önemli geçiş halleri oluşturabileceği ve bu sistemin bilinen van der Waal’s kuvvetleri tarafından stabilize olamayacağı, fakat hafif atomun iki atom arasında titreşerek bağ oluşturabileceği öne sürülmüştü. Bugüne kadar pek çok grup bu sistemi araştırsa da sonuç hep hüsran oldu.
Bugün gelinen noktada ise , Berlin Free Üniversitesi’nden Jörn Manz ve Shanxi Üniversitesi’nden meslektaşları bu tarzda stabil bir titreşimsel bağı teorik ve deneysel olarak kanıtlayabileceklerine inanıyorlar.
Bu nedenler araştırmacılar BrH ile Br’ü reaksiyona sokarak radikal BrHBr ‘ü oluşturmak için hidrojenin farklı izotoplarını kullandı. Elektrona benzeyen fakat elektrondan daha ağır olan müon adı verilen elementsel parçacıklar kullandılar. Ekip BrHBr’a bir dizi hidrojen izotopu ekleyerek bağıl olarak ağır olan müonik helyumdan,4H, çok daha hafif müonyum ile 4H’dan 40 kat daha az kütleye sahip bir madde elde ettiler.
Sonrasında ekip 2 anahtar parametreyi belirledi, geometriden kaynaklanan çıkıntılar ve çukurlardaki üç boyutsal potansiyel enerji ve kuantum mekaniksel parametre titreşimsel sıfır noktası enerjisi (ZPE- zero point energy) .
Klasik açıdan bir bağ oluştuğunda sistemin potansiyel enerjisinde net bir azalma gerçekleşir. Buna rağmen, bazı durumlarda eğer ortamda titreşimsel sıfır noktası enerjisinde yeterince büyük bir düşüş varsa, potansiyel enerji düşüşünden kaynaklanan ihtiyaç karşılanabilir ve sistem titreşimsel bağ ile stabilize olabilir.
Araştırmacılar kuantum kimyasında gelinen son noktayı kullanarak hidrojen izotoplarının ve üç ağır izotopun davranışını göstererek , bu triatomik sistemdeki bağlanmayı klasik van der Waal’s etkileşimine dayandırdı. Buna rağmen potansiyel enerji artmasına karşın, ultra hafif müonyum için sistemde titreşimsel bağlanma nedeniyle stabilizasyon sağlandı.
Ayrıca Manz’ın iş arkadaşının yaptığı laboratuar deneyleri BrMuBr radikalinin teorik yapıdan ibaret olmadığı var olabileceği önerildi.
‘BrMuBr radikalinde ilk kez vibrasyonal bağlanmayla oluşabilecek bir sistemi gözler önüne serdik. Ayrıca bu türden bir kimyasal bağlanmadan doğası gereği izotop etkisine de sahip olduk”, diyor Manz.
Oxford Üniversitesi’nden David Clary çalışmayı yorumlarken: “Bu araştırma titreşimsel bağlara ilişkin kesin bir teorik kanıt sunarken,izotopik değişimin moleküllere bağlanma kabiliyetlerinde çarpıcı bir etki sunuyor .” diyor.
Not: Br : Bromür , H : Hidrojen Mu: Müon
Kaynak : RSC
Referanslar :
1 D G Fleming et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2014, DOI: 10.1002/anie.201408211
2 D G Fleming et al, Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 14, 10953 (DOI: 10.1039/C2CP41366C)
