Anders als herkömmliche Moleküle, in denen alle Atome eine feste Position besitzen, bewegen sich die fünf Wasserstoffatome in CH5 + ständig um das Kohlenstoffzentrum.
Wissenschaftler sprechen von „hydrogen scrambling“.
Diese dynamisch flexible Struktur klärten die Arbeitsgruppen von Dominik Marx und Stefan Schlemmer von der Universität Köln im Rahmen einer langjährigen Zusammenarbeit auf (wir berichteten im Juli 2005 und März 2010).
aktuell.ruhr-uni-bochum.deUnlike conventional molecules in which all the atoms have a fixed position, the five hydrogen atoms in CH5 + are constantly moving around the carbon centre.
Scientists speak of “hydrogen scrambling”.
This dynamically flexible structure has been explained by the research groups led by Dominik Marx and Stefan Schlemmer of the University of Cologne as part of a long-term collaboration (we reported in July 2005 and March 2010). Marx‘s team now wanted to know if the structure can be “frozen” under certain conditions by attaching solvent molecules – a process called microsolvation.
aktuell.ruhr-uni-bochum.deUm die CH5 + -Wasserstoff-Komplexe zu beschreiben, reichen klassische ab initio-Molekulardynamik-Sim... nicht aus.
Denn das „hydrogen scrambling“ beruht auf Quanteneffekten.
Daher nutzte Marx‘ Gruppe eine selbst entwickelte, voll quantenmechanische Methode, die sogenannten ab initio-Pfadintegralsimulati...
aktuell.ruhr-uni-bochum.deTo describe the CH5 + hydrogen complexes, classical ab initio molecular dynamics simulations are not sufficient.
The reason is that “hydrogen scrambling” is based on quantum effects.
Therefore Marx’s group used a fully quantum mechanical method which they developed in house, known as ab initio path integral simulation.
aktuell.ruhr-uni-bochum.deIn nicht gelöster Form tauschen die Wasserstoffatome im CH5 + -Molekül auch bei so niedrigen Temperaturen permanent ihre Positionen – und zwar ausschließlich aufgrund quantenmechanischer Effekte.
Wenn CH5+ von Wasserstoff umgeben ist, wird das „hydrogen scrambling“ jedoch stark beeinflusst und kann sogar ganz zum Erliegen kommen:
Das Molekül nimmt eine rudimentäre Struktur an.
aktuell.ruhr-uni-bochum.deIn the non-microsolvated form, the five hydrogen atoms in the CH5 + molecule are permanently changing positions even at such low temperatures – and entirely due to quantum mechanical effects.
If CH5+ is surrounded by hydrogen molecules, this “hydrogen scrambling” is, however, significantly effected and may even completely come to a halt:
the molecule assumes a rudimentary structure.
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