Ισχυρή Δέσμευση σε Μόρια, Πολυμερή, Στερεά

Abstract

Το βιβλίο αφιερώνεται στην Ισχυρή Δέσμευση. Εξηγεί τις αρχές στις οποίες θεμελιώνεται αυτή η μέθοδος και παρουσιάζει εφαρμογές της σε μόρια, όπως είναι οι βάσεις νουκλεϊκών οξέων και άλλα παρόμοια, αλλά και σε ζεύγη βάσεων, για τα οποία ας χρησιμοποιήσουμε τον όρο «μονομερή». Στη συνέχεια επεκτεινόμαστε σε διμερή, τριμερή, ολιγομερή, πολυμερή, καθώς και σε διάφορες κατηγορίες μονοδιαστάτων στερεών, είτε περιοδικών είτε απεριοδικών (οιονεί περιοδικών ή μορφοκλασματικών). Εξηγείται πώς από απομονωμένα μονοσταθμικά συστήματα φτιάχνονται δισταθμικά και πολυσταθμικά συστήματα. Επιλύονται δημοφιλή μονοδιάστατα συστήματα και ορίζονται θεμελιώδεις έννοιες. Εξετάζονται συζευγμένα μόρια, αναλυτικά (σε απλούστερες περιπτώσεις) αλλά και αριθμητικά. Παρουσιάζεται ο γραμμικός συνδυασμός ατομικών τροχιακών αλλά και ο γραμμικός συνδυασμός μοριακών τροχιακών. Στη συνέχεια αναλύεται η ηλεκτρονική δομή με όλα τα τροχιακά σθένους και γίνεται εφαρμογή στο βενζόλιο και στην 1,3,5-τριαζίνη. Κατόπιν, εξετάζονται η ηλεκτρονική δομή και η μεταβίβαση φορτίου σε μονομερή, διμερή, τριμερή, τετραμερή και πολυμερή DNA είτε με περιγραφή σε επίπεδο ζευγών βάσεων είτε με περιγραφή σε επίπεδο βάσεων. Αναλύονται διάφορα δημοφιλή πρότυπα, όπως το πρότυπο σύρματος, το πρότυπο απλής κι εκτεταμένης κλίμακας, καθώς και συνδυασμοί τους με το πρότυπο ψαροκόκκαλου. Εξετάζονται ακόμα η ηλεκτρονική δομή και η μεταβίβαση φορτίου σε ατομικά σύρματα άνθρακα, δηλαδή καρβύνες, είτε κουμουλενικές είτε πολυυνικές. Παρουσιάζονται τα πρότυπα ισχυρής δεσμεύσεως σε δεύτερη κβάντωση και αναλύονται διάφορες δημοφιλείς απεριοδικές (οιονεί περιοδικές και μορφοκλασματικές) ακολουθίες.

This book is dedicated to Tight Binding. It explains the principles on which this method is based on and it presents its applications on molecules like the nucleic acid bases and similar ones, as well as on base pairs, which we call monomers. Then we extend it to dimers, trimers, oligomers and polymers as well as to various categories of one-dimensional solids, periodic or aperiodic (quasi-periodic or fractal). It is explained how we arrive to a two-level system as two initially isolated one-level systems approach, and then we extend to multi-level systems. Various one-dimensional systems are solved and principal notions are defined. Conjugated molecules are examined analytically (in simpler cases) as well as numerically. The linear combination of atomic orbitals as well as the linear combination of molecular orbitals is introduced. Then, the electronic structure using all valence orbitals is discussed and it is applied to benzene and 1,3,5-triazine. Afterwards, the electronic structure and the charge transfer in DNA monomers, dimers, trimers, tetramers and polymers is examined either at the base pair level or at the base level. Various well-known models are analyzed like the wire model, the simple and extended ladder model, as well as their combinations with the fishbone model. Then we examine the electronic structure and the charge transfer in atomic carbon wires aka carbynes, either cumulenic or polyynic. Tight binding models are presented in second quantization formulation and various famous aperiodic sequences (quasi-periodic or fractal) are analyzed.