Kuinka jalkapallon muotoisia molekyylejä esiintyy maailmankaikkeudessa

27. maaliskuuta 2023 (Nanowerk-uutiset) Pitkän aikaa on epäilty, että fullereeni ja sen johdannaiset voisivat muodostua luonnossa maailmankaikkeudessa. Nämä ovat suuria hiilimolekyylejä, jotka on muotoiltu jalkapallon, salaattikulhon tai nanoputken muotoon. Sveitsin SLS-synkrotronivalolähdettä PSI:ssä käyttävä kansainvälinen tutkijaryhmä on osoittanut, kuinka tämä reaktio toimii. Tulokset on juuri julkaistu lehdessä Luonto Viestintä ("C:n kaasufaasisynteesi40 Nano Bowl C40H10"). (Grafiikka: Shane Goettl/Ralf I. Kaiser) ”Olemme tähtipölyä, olemme kultaisia. Olemme miljardi vuotta vanhoja hiiltä." Yhdysvaltalainen Crosby, Stills, Nash & Young tiivisti Woodstockissa esittämässään laulussa, mistä ihmiset pohjimmiltaan on tehty: tähtipölystä. Jokainen tähtitiedettä vähän tunteva voi vahvistaa kulttiyhdysvaltalaisen bändin sanat – sekä planeetat että me ihmiset koostuvat itse asiassa palaneiden supernovien pölystä ja miljardeja vuosia vanhoista hiiliyhdisteistä. Universumi on jättiläinen reaktori, ja näiden reaktioiden ymmärtäminen tarkoittaa maailmankaikkeuden alkuperän ja kehityksen ymmärtämistä – ja ihmisten alkuperän ymmärtämistä. Menneisyydessä fullereenien ja niiden johdannaisten muodostuminen maailmankaikkeudessa on ollut arvoitus. Nämä jalkapallon, kulhon tai pienen putken muotoiset hiilimolekyylit luotiin ensimmäisen kerran laboratoriossa 1980-luvulla. Vuonna 2010 infrapuna-avaruusteleskooppi Spitzer löysi C60 Molekyylejä, joilla on tyypillinen jalkapallopallon muoto, eli buckyballs, planeetta-sumussa Tc 1. Ne ovat siis suurimmat tähän mennessä löydetyt molekyylit, joiden tiedetään olevan olemassa universumissa aurinkokuntamme ulkopuolella. Mutta miten ne siellä todellisuudessa muodostuvat? Tutkijaryhmä Honolulusta (USA), Miamista (USA) ja Tianjinista (Kiina) on nyt saattanut päätökseen tärkeän reaktiovaiheen molekyylien muodostuksessa PSI:n ja synkrotronivalon tyhjiöultraviolettisen (VUV) sädelinjan aktiivisella tuella. lähde Sveitsin SLS. "PSI tarjoaa ainutlaatuiset kokeelliset tilat, ja siksi päätimme tehdä yhteistyötä PSI:n Patrick Hembergerin kanssa", sanoo Ralf Kaiser Havaijin yliopistosta Honolulussa, tämän alan johtava kansainvälinen tutkija.

Minireaktori fullereenia varten

Patrick Hemberger, PSI:n VUV-sädelinjan parissa työskentelevä tiedemies, on rakentanut minireaktorin fullereenin muodostumisen tarkkailemiseksi reaaliajassa. Korannuleeniradikaali (C20H9) syntyy reaktorissa 1,000 XNUMX celsiusasteen lämpötilassa. Tämä molekyyli näyttää salaattikulholta, ikään kuin se olisi leikattu C:stä60 buckyball. Tämä radikaali on erittäin reaktiivinen. Se reagoi vinyyliasetyleenin kanssa (C4H4), joka kerää hiiltä kerroksen kulhon reunalle. "Toistamalla tämä prosessi monta kertaa, molekyyli kasvaisi nanoputken päätykappaleeksi. Olemme onnistuneet osoittamaan tämän ilmiön tietokonesimulaatioissa”, kertoo Floridan kansainvälisen yliopiston kemian professori Alexander Mebel ja yksi tutkimuksen tekijöistä. Mutta se ei ollut tutkijoiden ainoa tavoite: "Halusimme näyttää, että tämäntyyppinen reaktio on fyysisesti mahdollista", Ralf Kaiser lisää. Reaktio tuottaa erilaisia ​​isomeerejä – molekyylejä, joilla kaikilla on sama massa, mutta hieman erilaiset rakenteet. Standardimassaspektrometriassa kaikki nämä muunnelmat tuottavat saman signaalin. Mutta tulos on erilainen, kun käytetään fotoelektronifotoionien yhteensattumaspektroskopiaa, joka on ryhmän valitsema menetelmä. "Tällä tekniikalla mittauskäyrän rakenne mahdollistaa päätelmien tekemisen jokaisesta yksittäisestä isomeeristä", Patrick Hemberger selittää.

Klassisten jalkapallon muotoisten molekyylien palapelin ratkaiseminen

"Universumi sisältää villin viidakon molekyylejä ja kemiallisia reaktioita – kaikkia niitä ei voida luokitella selvästi teleskooppien signaaleihin", Ralf Kaiser sanoo. Tiedämme jo malleista, että universumissa on sekä korannuleenia että vinyyliasetyleeniä. Nyt on voitu vahvistaa, että nämä molekyylit todella muodostavat fullereenin rakennuspalikoita. "Siksi PSI:n kokeilu on meille niin arvokas." Mutta onnistunut julkaisu Luonto Viestintä ei ole tarinan loppu. Tutkijat haluavat tehdä lisää kokeita ymmärtääkseen, kuinka klassiset buckyballs-pallot muodostuvat universumissa, jalkapallon muotoiset fullereenimolekyylit, joissa on 60 hiiliatomia, ja pienet nanoputket, joissa on vielä enemmän atomeja.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62682.php