Πώς εμφανίζονται τα μόρια σε σχήμα ποδοσφαίρου στο σύμπαν

27 Μαρτίου 2023 (Ειδήσεις Nanowerk) Για πολύ καιρό υπήρχε η υποψία ότι το φουλερένιο και τα παράγωγά του θα μπορούσαν να σχηματιστούν φυσικά στο σύμπαν. Αυτά είναι μεγάλα μόρια άνθρακα σε σχήμα ποδοσφαίρου, σαλατιέρα ή νανοσωλήνα. Μια διεθνής ομάδα ερευνητών που χρησιμοποιούν την ελβετική πηγή φωτός σύγχροτρον SLS στο PSI έδειξε πώς λειτουργεί αυτή η αντίδραση. Τα αποτελέσματα μόλις δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature Communications («Σύνθεση αέριας φάσης του C40 Nano Bowl C40H10"). (Γραφικό: Shane Goettl/Ralf I. Kaiser) «Είμαστε αστερόσκονη, είμαστε χρυσοί. Είμαστε άνθρακας δισεκατομμυρίων ετών». Στο τραγούδι που ερμήνευσαν στο Woodstock, το αμερικανικό γκρουπ Crosby, Stills, Nash & Young συνόψισε από τι είναι ουσιαστικά φτιαγμένοι οι άνθρωποι: αστερόσκονη. Όποιος έχει λίγη γνώση της αστρονομίας μπορεί να επιβεβαιώσει τα λόγια της λατρείας αμερικανικής μπάντας - τόσο οι πλανήτες όσο και εμείς οι άνθρωποι στην πραγματικότητα αποτελούνται από σκόνη από καμένες σουπερνόβα και ενώσεις άνθρακα δισεκατομμυρίων ετών. Το σύμπαν είναι ένας γιγάντιος αντιδραστήρας και η κατανόηση αυτών των αντιδράσεων σημαίνει κατανόηση της προέλευσης και της ανάπτυξης του σύμπαντος – και από πού προέρχονται οι άνθρωποι. Στο παρελθόν, ο σχηματισμός φουλερενίων και των παραγώγων τους στο σύμπαν ήταν ένα παζλ. Αυτά τα μόρια άνθρακα, σε σχήμα ποδοσφαίρου, μπολ ή μικρού σωλήνα, δημιουργήθηκαν για πρώτη φορά στο εργαστήριο τη δεκαετία του 1980. Το 2010 το υπέρυθρο διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer ανακάλυψε το C60 μόρια με το χαρακτηριστικό σχήμα μιας μπάλας ποδοσφαίρου, γνωστά ως buckyballs, στο πλανητικό νεφέλωμα Tc 1. Είναι επομένως τα μεγαλύτερα μόρια που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα που είναι γνωστό ότι υπάρχουν στο σύμπαν πέρα ​​από το ηλιακό μας σύστημα. Αλλά πώς σχηματίζονται στην πραγματικότητα εκεί; Μια ομάδα ερευνητών από τη Χονολουλού (ΗΠΑ), το Μαϊάμι (ΗΠΑ) και την Τιαντζίν (Κίνα) ολοκλήρωσε τώρα ένα σημαντικό βήμα αντίδρασης στον σχηματισμό των μορίων, με ενεργή υποστήριξη από το PSI και τη γραμμή δέσμης υπεριώδους κενού (VUV) του φωτός συγχρονών. πηγή Swiss SLS. «Το PSI προσφέρει μοναδικές πειραματικές εγκαταστάσεις και γι' αυτό αποφασίσαμε να συνεργαστούμε με τον Patrick Hemberger στο PSI», λέει ο Ralf Kaiser από το Πανεπιστήμιο της Χαβάης στη Χονολουλού, ο κορυφαίος διεθνής ερευνητής σε αυτόν τον τομέα.

Ένας μίνι αντιδραστήρας για φουλερένιο

Ο Patrick Hemberger, ένας επιστήμονας που εργάζεται στη γραμμή δέσμης VUV στο PSI, κατασκεύασε έναν μίνι αντιδραστήρα για την παρατήρηση του σχηματισμού φουλερενίου σε πραγματικό χρόνο. Μια ρίζα κοραννουλένιου (C20H9) δημιουργείται σε αντιδραστήρα σε θερμοκρασία 1,000 βαθμών Κελσίου. Αυτό το μόριο μοιάζει με ένα μπολ σαλάτας, σαν να είχε ανατμηθεί από ένα C60 buckyball. Αυτή η ρίζα είναι εξαιρετικά αντιδραστική. Αντιδρά με το βινυλοακετυλένιο (C4H4), το οποίο εναποθέτει ένα στρώμα άνθρακα στο χείλος του μπολ. «Με την επανάληψη αυτής της διαδικασίας πολλές φορές, το μόριο θα αναπτυσσόταν στο τελικό κάλυμμα ενός νανοσωλήνα. Καταφέραμε να επιδείξουμε αυτό το φαινόμενο σε προσομοιώσεις υπολογιστή», εξηγεί ο Alexander Mebel, καθηγητής Χημείας στο Διεθνές Πανεπιστήμιο της Φλόριντα και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. Αλλά αυτός δεν ήταν ο μοναδικός στόχος των ερευνητών: «Θέλαμε να δείξουμε ότι αυτό το είδος αντίδρασης είναι φυσικά εφικτό», προσθέτει ο Ralf Kaiser. Η αντίδραση παράγει διαφορετικά ισομερή - μόρια που έχουν όλα την ίδια μάζα, αλλά ελαφρώς διαφορετική δομή. Με την τυπική φασματομετρία μάζας, όλες αυτές οι παραλλαγές παράγουν το ίδιο σήμα. Αλλά το αποτέλεσμα είναι διαφορετικό όταν χρησιμοποιείται φασματοσκοπία σύμπτωσης φωτοηλεκτρονίων, τη μέθοδο που υιοθέτησε η ομάδα. «Με αυτήν την τεχνική, η δομή της καμπύλης μέτρησης επιτρέπει την εξαγωγή συμπερασμάτων για κάθε μεμονωμένο ισομερές», εξηγεί ο Patrick Hemberger.

Επίλυση του παζλ των κλασικών μορίων σε σχήμα ποδοσφαίρου

«Το σύμπαν περιέχει μια άγρια ​​ζούγκλα μορίων και χημικών αντιδράσεων – δεν μπορούν όλα να ταξινομηθούν ευδιάκριτα στα σήματα από τα τηλεσκόπια», λέει ο Ralf Kaiser. Γνωρίζουμε ήδη από μοντέλα ότι τόσο το κοραννουλένιο όσο και το βινυλακετυλένιο υπάρχουν στο σύμπαν. Τώρα κατέστη δυνατό να επιβεβαιωθεί ότι αυτά τα μόρια αποτελούν στην πραγματικότητα τα δομικά στοιχεία του φουλερενίου. «Γι’ αυτό το πείραμα στο PSI είναι τόσο πολύτιμο για εμάς». Όμως η επιτυχημένη δημοσίευση στο Nature Communications δεν είναι το τέλος της ιστορίας. Οι ερευνητές θέλουν να διεξαγάγουν περισσότερα πειράματα για να καταλάβουν πώς σχηματίζονται οι κλασικές μπάκες στο σύμπαν, μαζί με τα μόρια φουλερενίου σε σχήμα ποδοσφαίρου με 60 άτομα άνθρακα και τους μικροσκοπικούς νανοσωλήνες με ακόμη περισσότερα άτομα.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62682.php