Hogyan fordulnak elő a futball alakú molekulák az univerzumban

27. március 2023. (Nanowerk News) Sokáig azt gyanították, hogy a fullerén és származékai természetesen képződhetnek a világegyetemben. Ezek nagy szénmolekulák, amelyek focilabda, salátástál vagy nanocső alakúak. A svájci SLS szinkrotron fényforrást használó nemzetközi kutatócsoport a PSI-nél megmutatta, hogyan működik ez a reakció. Az eredmények most jelentek meg a folyóiratban Nature Communications („A C gázfázisú szintézise40 Nano Bowl C40H10"). (Grafika: Shane Goettl/Ralf I. Kaiser) „Csillagpor vagyunk, aranyak vagyunk. Milliárd éves karbon vagyunk.” A Woodstockban előadott dalban az amerikai Crosby, Stills, Nash & Young csoport összefoglalta, miből is áll az ember: a csillagporból. Aki egy kicsit is jártas a csillagászatban, megerősítheti a kultikus amerikai banda szavait – a bolygók és mi, emberek is valójában kiégett szupernóvák porából és több milliárd éves szénvegyületekből állunk. Az univerzum egy óriási reaktor, és e reakciók megértése azt jelenti, hogy megértjük az univerzum eredetét és fejlődését – és azt, hogy honnan származnak az emberek. A múltban a fullerének és származékaik képződése az univerzumban rejtély volt. Ezeket a focilabda, tál vagy kis cső alakú szénmolekulákat először laboratóriumban hozták létre az 1980-as években. 2010-ben a Spitzer infravörös űrteleszkóp felfedezte a C60 A Tc 1 bolygóködben a futballlabda jellegzetes formájával rendelkező molekulák, úgynevezett buckyballs. Ezért ezek a legnagyobb eddig felfedezett molekulák, amelyek a Naprendszerünkön túli univerzumban léteznek. De hogyan keletkeznek ott valójában? Honolulu (USA), Miami (USA) és Tianjin (Kína) kutatói egy fontos reakciólépést hajtott végre a molekulák kialakításában, a PSI és a szinkrotron fény vákuum ultraibolya (VUV) sugárvonalának aktív támogatásával. forrás svájci SLS. „A PSI egyedülálló kísérleti lehetőségeket kínál, ezért döntöttünk úgy, hogy együttműködünk Patrick Hembergerrel a PSI-nél” – mondja Ralf Kaiser, a honolului Hawaii Egyetem munkatársa, a terület vezető nemzetközi kutatója.

Mini reaktor fullerénhez

Patrick Hemberger, a PSI VUV sugárvonalán dolgozó tudós egy mini reaktort épített a fullerén képződésének valós időben történő megfigyelésére. Egy koranulén gyök (C20H9) reaktorban jön létre 1,000 Celsius fokos hőmérsékleten. Ez a molekula úgy néz ki, mint egy salátástál, mintha egy C-ből vágták volna ki60 buckyball. Ez a radikális nagyon reaktív. Reagál vinil-acetilénnel (C4H4), amely szénréteget rak le a tál peremére. „Ha ezt a folyamatot sokszor megismételjük, a molekula egy nanocső végsapkájába nőne. Ezt a jelenséget sikerült számítógépes szimulációkkal demonstrálni” – magyarázza Alexander Mebel, a Floridai Nemzetközi Egyetem kémiaprofesszora és a tanulmány egyik szerzője. De nem ez volt a kutatók egyetlen célja: „Meg akartuk mutatni, hogy ez a fajta reakció fizikailag lehetséges” – teszi hozzá Ralf Kaiser. A reakció során különböző izomerek keletkeznek – olyan molekulák, amelyek mindegyike azonos tömegű, de kissé eltérő szerkezetű. A szabványos tömegspektrometriával ezek a változatok ugyanazt a jelet állítják elő. De az eredmény más, ha fotoelektron-fotoion-koincidencia-spektroszkópiát használunk, a csapat által alkalmazott módszert. „Ezzel a technikával a mérési görbe szerkezete lehetővé teszi, hogy következtetéseket vonjunk le az egyes izomerekről” – magyarázza Patrick Hemberger.

Klasszikus futball alakú molekulák rejtvényének megoldása

„A világegyetem molekulák és kémiai reakciók vad dzsungelét tartalmazza – nem mindegyiket lehet egyértelműen besorolni a teleszkópok jelei között” – mondja Ralf Kaiser. A modellekből már tudjuk, hogy a koranulén és a vinil-acetilén is létezik az univerzumban. Most sikerült megerősíteni, hogy ezek a molekulák valójában a fullerén építőköveit alkotják. „Ezért olyan értékes számunkra a PSI-nél végzett kísérlet.” De a sikeres publikáció in Nature Communications nem a történet vége. A kutatók további kísérleteket szeretnének végezni, hogy megértsék, hogyan alakulnak ki a klasszikus buckyball-golyók az univerzumban, a futball alakú 60 szénatomos fullerénmolekulákkal és a még több atomot tartalmazó apró nanocsövekkel együtt.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62682.php