Cum apar moleculele în formă de fotbal în univers

27 martie 2023 (Știri Nanowerk) Multă vreme s-a bănuit că fullerena și derivații săi s-ar putea forma în mod natural în univers. Acestea sunt molecule mari de carbon în formă de fotbal, salate sau nanotuburi. O echipă internațională de cercetători care utilizează sursa de lumină sincrotron elvețiană SLS la PSI a arătat cum funcționează această reacție. Rezultatele tocmai au fost publicate în jurnal Natura Comunicaţii („Sinteza fazei gazoase a C40 Nano Bowl C40H10 ). (Grafic: Shane Goettl/Ralf I. Kaiser) „Suntem praf de stele, suntem de aur. Suntem carbon vechi de miliarde de ani.” În melodia pe care au interpretat-o ​​la Woodstock, grupul american Crosby, Stills, Nash & Young a rezumat din ce sunt formați oamenii în esență: praful de stele. Oricine are puține cunoștințe de astronomie poate confirma cuvintele trupei americane de cult – atât planetele, cât și noi, oamenii, suntem de fapt formați din praf din supernove arse și compuși de carbon vechi de miliarde de ani. Universul este un reactor gigant și înțelegerea acestor reacții înseamnă înțelegerea originilor și dezvoltării universului - și de unde provin oamenii. În trecut, formarea fullerenelor și a derivaților lor în univers a fost un puzzle. Aceste molecule de carbon, sub formă de fotbal, bol sau tub mic, au fost create pentru prima dată în laborator în anii 1980. În 2010, telescopul spațial în infraroșu Spitzer a descoperit C60 molecule cu forma caracteristică a unei mingi de fotbal, cunoscute sub numele de buckyballs, în nebuloasa planetară Tc 1. Prin urmare, ele sunt cele mai mari molecule descoperite până în prezent despre care se știe că există în univers dincolo de sistemul nostru solar. Dar cum se formează de fapt acolo? O echipă de cercetători din Honolulu (SUA), Miami (SUA) și Tianjin (China) a finalizat acum o etapă de reacție importantă în formarea moleculelor, cu sprijin activ din partea PSI și a liniei de lumină ultraviolete în vid (VUV) a luminii sincrotron. sursa Swiss SLS. „PSI oferă facilități experimentale unice și de aceea am decis să colaborăm cu Patrick Hemberger la PSI”, spune Ralf Kaiser de la Universitatea din Hawaii din Honolulu, principalul cercetător internațional în acest domeniu.

Un mini reactor pentru fullerenă

Patrick Hemberger, un om de știință care lucrează la linia de lumină VUV la PSI, a construit un mini reactor pentru a observa formarea fullerenei în timp real. Un radical coranulen (C20H9) este creat într-un reactor la o temperatură de 1,000 de grade Celsius. Această moleculă arată ca un bol de salată, ca și cum ar fi fost disecat dintr-un C60 buckyball. Acest radical este foarte reactiv. Reacționează cu vinil acetilena (C4H4), care depune un strat de carbon pe marginea vasului. „Prin repetarea acestui proces de multe ori, molecula ar crește în capacul de capăt al unui nanotub. Am reușit să demonstrăm acest fenomen prin simulări pe computer”, explică Alexander Mebel, profesor de chimie la Universitatea Internațională din Florida și unul dintre autorii studiului. Dar acesta nu a fost singurul obiectiv al cercetătorilor: „Am vrut să arătăm că acest tip de reacție este posibil din punct de vedere fizic”, adaugă Ralf Kaiser. Reacția produce diferiți izomeri - molecule care au toate aceeași masă, dar structuri ușor diferite. Cu spectrometria de masă standard, toate aceste variante produc același semnal. Dar rezultatul este diferit atunci când se utilizează spectroscopie de coincidență fotoelectron fotoion, metoda adoptată de echipă. „Cu această tehnică, structura curbei de măsurare permite să se tragă concluzii despre fiecare izomer individual”, explică Patrick Hemberger.

Rezolvarea puzzle-ului moleculelor clasice în formă de fotbal

„Universul conține o junglă sălbatică de molecule și reacții chimice – nu toate pot fi clasificate distinct în semnalele de la telescoape”, spune Ralf Kaiser. Știm deja din modele că atât coranulena, cât și vinilacetilena există în univers. Acum a fost posibil să se confirme că aceste molecule formează de fapt elementele de bază ale fullerenei. „De aceea experimentul de la PSI este atât de valoros pentru noi.” Dar publicația de succes în Natura Comunicaţii nu este sfârșitul poveștii. Cercetătorii doresc să efectueze mai multe experimente pentru a înțelege cum se formează clasicele buckyballs în univers, împreună cu moleculele de fullerenă în formă de fotbal cu 60 de atomi de carbon și nanotuburi minuscule cu și mai mulți atomi.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62682.php