Bagaimana molekul berbentuk sepak bola terjadi di alam semesta

27 Mar 2023 (Berita Nanowerk) Sudah lama diduga bahwa fullerene dan turunannya dapat terbentuk secara alami di alam semesta. Ini adalah molekul karbon besar yang berbentuk seperti bola sepak, mangkuk salad, atau tabung nano. Tim peneliti internasional yang menggunakan sumber cahaya sinkrotron SLS Swiss di PSI telah menunjukkan bagaimana reaksi ini bekerja. Hasilnya baru saja dipublikasikan di jurnal Alam Komunikasi (“Sintesis Fase Gas dari C40 Mangkuk Nano C40H10"). (Grafik: Shane Goettl/Ralf I. Kaiser) “Kami adalah debu bintang, kami adalah emas. Kita adalah karbon berusia miliaran tahun.” Dalam lagu yang mereka bawakan di Woodstock, grup AS Crosby, Stills, Nash & Young meringkas terbuat dari apa manusia pada dasarnya: debu bintang. Siapa pun yang memiliki sedikit pengetahuan astronomi dapat mengkonfirmasi kata-kata kelompok kultus Amerika - baik planet maupun kita manusia sebenarnya terdiri dari debu dari supernova yang terbakar habis dan senyawa karbon berusia miliaran tahun. Alam semesta adalah reaktor raksasa dan memahami reaksi-reaksi ini berarti memahami asal-usul dan perkembangan alam semesta – dan dari mana manusia berasal. Di masa lalu, pembentukan fullerene dan turunannya di alam semesta telah menjadi teka-teki. Molekul karbon ini, berbentuk bola sepak, mangkuk, atau tabung kecil, pertama kali dibuat di laboratorium pada tahun 1980-an. Pada tahun 2010 teleskop luar angkasa inframerah Spitzer menemukan C60 molekul dengan karakteristik bentuk bola sepak, yang dikenal sebagai buckyballs, di nebula planet Tc 1. Oleh karena itu, mereka adalah molekul terbesar yang ditemukan hingga saat ini dan diketahui ada di alam semesta di luar tata surya kita. Tapi bagaimana sebenarnya mereka terbentuk di sana? Sebuah tim peneliti dari Honolulu (AS), Miami (AS) dan Tianjin (Cina) kini telah menyelesaikan langkah reaksi penting dalam pembentukan molekul, dengan dukungan aktif dari PSI dan sinar ultraviolet vakum (VUV) dari sinar sinkrotron sumber Swiss SLS. “PSI menawarkan fasilitas eksperimen yang unik dan itulah mengapa kami memutuskan untuk berkolaborasi dengan Patrick Hemberger di PSI,” kata Ralf Kaiser dari University of Hawaii di Honolulu, peneliti internasional terkemuka di bidang ini.

Reaktor mini untuk fullerene

Patrick Hemberger, seorang ilmuwan yang mengerjakan VUV beamline di PSI, telah membangun sebuah reaktor mini untuk mengamati pembentukan fullerene secara real time. Radikal korannulen (C20H9) dibuat dalam reaktor pada suhu 1,000 derajat Celcius. Molekul ini terlihat seperti mangkuk salad, seolah-olah telah dibedah dari C60 buckyball. Radikal ini sangat reaktif. Bereaksi dengan vinil asetilena (C4H4), yang menyimpan lapisan karbon ke tepi mangkuk. “Dengan mengulangi proses ini berkali-kali, molekul akan tumbuh menjadi tutup ujung tabung nano. Kami telah berhasil mendemonstrasikan fenomena ini dalam simulasi komputer,” jelas Alexander Mebel, Profesor Kimia di Florida International University dan salah satu penulis studi tersebut. Tapi itu bukan satu-satunya tujuan para peneliti: "Kami ingin menunjukkan bahwa jenis reaksi ini mungkin terjadi secara fisik," tambah Ralf Kaiser. Reaksi menghasilkan isomer yang berbeda – molekul yang semuanya memiliki massa yang sama, tetapi strukturnya sedikit berbeda. Dengan spektrometri massa standar, semua varian ini menghasilkan sinyal yang sama. Tetapi hasilnya berbeda ketika menggunakan spektroskopi kebetulan fotoelektron fotoion, metode yang diadopsi oleh tim. “Dengan teknik ini, struktur kurva pengukuran memungkinkan penarikan kesimpulan tentang setiap isomer individu,” jelas Patrick Hemberger.

Memecahkan teka-teki molekul berbentuk sepak bola klasik

“Alam semesta berisi hutan belantara molekul dan reaksi kimia – tidak semuanya dapat diklasifikasikan dengan jelas dalam sinyal dari teleskop,” kata Ralf Kaiser. Kita sudah tahu dari model bahwa korannulen dan vinilasetilena ada di alam semesta. Sekarang dimungkinkan untuk memastikan bahwa molekul-molekul ini benar-benar membentuk blok bangunan untuk fullerene. “Itulah mengapa eksperimen di PSI sangat berharga bagi kami.” Tetapi publikasi yang sukses di Alam Komunikasi bukanlah akhir dari cerita. Para peneliti ingin melakukan lebih banyak percobaan untuk memahami bagaimana buckyball klasik terbentuk di alam semesta, bersama dengan molekul fullerene berbentuk sepak bola dengan 60 atom karbon dan nanotube kecil dengan lebih banyak atom.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62682.php