Как молекулы в форме футбольного мяча встречаются во Вселенной

27 марта 2023 г. (Новости Наноуэрк) Долгое время предполагалось, что фуллерен и его производные могут естественным образом образовываться во Вселенной. Это большие молекулы углерода, имеющие форму футбольного мяча, салатницы или нанотрубки. Международная группа исследователей, использующая швейцарский источник синхротронного света SLS в PSI, показала, как работает эта реакция. Результаты только что были опубликованы в журнале Природа связи («Газофазный синтез C40 Нано чаша C40H10 ). (Графика: Шейн Геттл/Ральф И. Кайзер) «Мы — звездная пыль, мы — золото. Мы — углерод возрастом в миллиард лет». В песне, которую они исполнили в Вудстоке, американская группа Crosby, Stills, Nash & Young резюмировала, из чего, по сути, состоят люди: из звездной пыли. Любой человек, хоть немного разбирающийся в астрономии, может подтвердить слова культовой американской группы — и планеты, и мы, люди, на самом деле состоим из пыли сгоревших сверхновых и углеродных соединений возрастом в миллиарды лет. Вселенная — это гигантский реактор, и понимание этих реакций означает понимание происхождения и развития Вселенной, а также того, откуда произошли люди. В прошлом образование фуллеренов и их производных во Вселенной было загадкой. Эти молекулы углерода в форме футбольного мяча, чаши или небольшой трубки были впервые созданы в лаборатории в 1980-х годах. В 2010 году инфракрасный космический телескоп Spitzer обнаружил C60 молекулы с характерной формой футбольного мяча, известные как бакиболы, в планетарной туманности Tc 1. Таким образом, они являются самыми большими молекулами, обнаруженными на сегодняшний день, которые существуют во Вселенной за пределами нашей Солнечной системы. Но как они на самом деле формируются там? Группа исследователей из Гонолулу (США), Майами (США) и Тяньцзиня (Китай) завершила важный этап реакции в формировании молекул при активной поддержке PSI и вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) луча синхротронного света. источник Swiss SLS. «PSI предлагает уникальное экспериментальное оборудование, поэтому мы решили сотрудничать с Патриком Хембергером в PSI», — говорит Ральф Кайзер из Гавайского университета в Гонолулу, ведущий международный исследователь в этой области.

Мини-реактор для фуллерена

Патрик Хембергер, ученый, работающий над линией ВУФ-излучения в PSI, построил мини-реактор для наблюдения за образованием фуллерена в режиме реального времени. Кораннуленовый радикал ( C20H9) создается в реакторе при температуре 1,000 градусов Цельсия. Эта молекула выглядит как салатница, как будто ее вырезали из буквы С.60 бакибол. Этот радикал очень реакционноспособен. Реагирует с винилацетиленом ( C4H4), который откладывает слой углерода на ободе чаши. «Повторяя этот процесс много раз, молекула вырастет до торца нанотрубки. Нам удалось продемонстрировать это явление в компьютерном моделировании», — объясняет Александр Мебель, профессор химии Международного университета Флориды и один из авторов исследования. Но это была не единственная цель исследователей: «Мы хотели показать, что такой тип реакции физически возможен», — добавляет Ральф Кайзер. В результате реакции образуются разные изомеры — молекулы, имеющие одинаковую массу, но немного разную структуру. При стандартной масс-спектрометрии все эти варианты дают одинаковый сигнал. Но результат отличается при использовании фотоэлектронной спектроскопии фотоионных совпадений, метода, принятого командой. «С помощью этого метода структура кривой измерения позволяет делать выводы о каждом отдельном изомере», — объясняет Патрик Хембергер.

Решение загадки классических молекул в форме футбольного мяча

«Вселенная состоит из диких джунглей молекул и химических реакций — не все из них можно четко классифицировать по сигналам телескопов», — говорит Ральф Кайзер. Мы уже знаем из моделей, что во Вселенной существуют и кораннулен, и винилацетилен. Теперь стало возможным подтвердить, что эти молекулы действительно образуют строительные блоки для фуллерена. «Вот почему эксперимент в PSI так ценен для нас». Но успешная публикация в Природа связи это не конец истории. Исследователи хотят провести больше экспериментов, чтобы понять, как во Вселенной образуются классические фуллерены, молекулы фуллерена в форме футбольного мяча с 60 атомами углерода и мельчайшие нанотрубки с еще большим количеством атомов.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62682.php