Recent werk van het ARC Centre of Excellence in Exciton Science, gepubliceerd in Natuurcommunicatie vandaag, overbrugt de culturele kloof tussen organische chemici en theoretici die wordt belichaamd in de 'krullende pijl'.

Het onderzoeksteam wordt geleid door UNSW Sydney Professor Timothy Schmidt en omvat UNSW Canberra's Dr Terry Frankcombe en Dr Philip Kilby van CSIRO's Data61.

Organische chemici gebruiken gekrulde pijlen om de manier waarop chemische reacties plaatsvinden en de resulterende moleculaire structuren weer te geven. Theoretici hebben de neiging om over de structuur van moleculen te praten in termen van moleculaire orbitaaltheorie (golftheorie) en zeggen dat gekrulde pijlen een fictie zijn. Het papier verenigt voor het eerst uiteenlopende opvattingen over elektronische structuur, helpen om theorie te verbinden met organische chemie notatie.

Het team gebruikte theoretische modellen, op nieuwe manieren naar de golffuncties kijken om te laten zien waarom gekrulde pijlen werken.

"Eerder, we wisten dat gekrulde pijlen werken, maar we wisten niet waarom, ' zegt professor Schmidt.

Leider van Data61's Optimization onderzoeksgroep Dr. Kilby, die een optimalisatieprocedure gebruikten om de rekentijd met twee ordes van grootte te verminderen, zegt:"de UNSW-onderzoekers waren in staat om een ​​methode te bedenken die de probabilistische locatie van elektronen kan schatten terwijl er daadwerkelijk een chemische reactie plaatsvindt".

"Hierdoor kunnen we chemische reacties op een meer gedetailleerde manier modelleren dan ooit tevoren."

Deze ongekende methode om de bewegingen van elektronen tijdens een chemische reactie te extraheren, is een doorbraak in het verbinden van traditionele afbeeldingen van chemische mechanismen met geavanceerde kwantumchemische berekeningen.

"We hebben laten zien hoe we rigoureuze berekeningen kunnen relateren aan de kwalitatieve diagrammen van organische chemici, in wezen laten zien waarom ze werken, ’ legt Schmidt uit.

Volgens dr. Frankcombe, "dit werk toont aan dat deze klassieke, intuïtieve ideeën over individuele elektronenbewegingen waren altijd al de juiste manier om naar chemische reactiviteit te kijken, ook al hadden ze voorheen weinig steun van de kwantummechanica".