Como as moléculas em forma de bola de futebol ocorrem no universo

27 de março de 2023 (Notícias do Nanowerk) Por muito tempo, suspeitou-se que o fulereno e seus derivados pudessem se formar naturalmente no universo. Estas são grandes moléculas de carbono em forma de bola de futebol, tigela de salada ou nanotubo. Uma equipe internacional de pesquisadores usando a fonte de luz síncrotron suíça SLS no PSI mostrou como essa reação funciona. Os resultados acabam de ser publicados na revista Natureza das Comunicações (“Síntese em fase gasosa do C40 Nano Tigela C40H10"). (Gráfico: Shane Goettl/Ralf I. Kaiser) “Somos poeira estelar, somos ouro. Somos carbono de bilhões de anos.” Na música que tocaram em Woodstock, o grupo norte-americano Crosby, Stills, Nash & Young resumiu do que o ser humano é essencialmente feito: poeira estelar. Qualquer um com um pouco de conhecimento de astronomia pode confirmar as palavras da cultuada banda americana – tanto os planetas quanto nós humanos são na verdade feitos de poeira de supernovas queimadas e compostos de carbono de bilhões de anos. O universo é um reator gigante e entender essas reações significa entender as origens e o desenvolvimento do universo – e de onde vêm os humanos. No passado, a formação dos fulerenos e seus derivados no universo era um enigma. Essas moléculas de carbono, em forma de bola de futebol, tigela ou pequeno tubo, foram criadas pela primeira vez em laboratório na década de 1980. Em 2010, o telescópio espacial infravermelho Spitzer descobriu o C60 moléculas com o formato característico de uma bola de futebol, conhecidas como buckyballs, na nebulosa planetária Tc 1. São, portanto, as maiores moléculas descobertas até hoje conhecidas no universo além do nosso sistema solar. Mas como eles realmente se formam lá? Uma equipe de pesquisadores de Honolulu (EUA), Miami (EUA) e Tianjin (China) concluiu agora uma importante etapa de reação na formação das moléculas, com o apoio ativo do PSI e da linha de luz ultravioleta a vácuo (VUV) da luz síncrotron origem suíça SLS. “A PSI oferece instalações experimentais únicas e é por isso que decidimos colaborar com Patrick Hemberger na PSI”, diz Ralf Kaiser, da Universidade do Havaí em Honolulu, o principal pesquisador internacional nesse campo.

Um mini reator para fulereno

Patrick Hemberger, um cientista que trabalha na linha de luz VUV da PSI, construiu um mini reator para observar a formação de fulereno em tempo real. Um radical coranuleno (C20H9) é criado em um reator a uma temperatura de 1,000 graus Celsius. Esta molécula parece uma tigela de salada, como se tivesse sido dissecada de um C60 buckyball. Este radical é altamente reativo. Reage com vinil acetileno (C4H4), que deposita uma camada de carbono na borda da tigela. “Ao repetir esse processo várias vezes, a molécula cresceria na tampa final de um nanotubo. Conseguimos demonstrar esse fenômeno em simulações de computador”, explica Alexander Mebel, professor de química da Florida International University e um dos autores do estudo. Mas esse não era o único objetivo dos pesquisadores: “Queríamos mostrar que esse tipo de reação é fisicamente possível”, acrescenta Ralf Kaiser. A reação produz diferentes isômeros – moléculas que têm todas a mesma massa, mas estruturas ligeiramente diferentes. Com espectrometria de massa padrão, todas essas variantes produzem o mesmo sinal. Mas o resultado é diferente quando se usa a espectroscopia de coincidência de fótons de fotoelétrons, o método adotado pela equipe. “Com essa técnica, a estrutura da curva de medição permite tirar conclusões sobre cada isômero individual”, explica Patrick Hemberger.

Resolvendo o quebra-cabeça das moléculas clássicas em forma de bola de futebol

“O universo contém uma selva selvagem de moléculas e reações químicas – nem todas podem ser classificadas distintamente nos sinais dos telescópios”, diz Ralf Kaiser. Já sabemos por modelos que tanto o coranuleno quanto o vinilacetileno existem no universo. Agora foi possível confirmar que essas moléculas realmente formam os blocos de construção do fulereno. “É por isso que o experimento da PSI é tão valioso para nós.” Mas a publicação bem-sucedida em Natureza das Comunicações não é o fim da história. Os pesquisadores querem realizar mais experimentos para entender como as clássicas fulerenos se formam no universo, junto com as moléculas de fulereno em forma de bola de futebol com 60 átomos de carbono e os minúsculos nanotubos com ainda mais átomos.

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• Fonte: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62682.php