Làm thế nào các phân tử hình bóng đá xảy ra trong vũ trụ

27/2023/XNUMX (Tin tức Nanowerk) Từ lâu người ta đã nghi ngờ rằng fullerene và các dẫn xuất của nó có thể hình thành một cách tự nhiên trong vũ trụ. Đây là những phân tử carbon lớn có hình dạng giống như quả bóng đá, bát salad hoặc ống nano. Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế sử dụng nguồn sáng synchrotron SLS của Thụy Sĩ tại PSI đã chỉ ra cách thức hoạt động của phản ứng này. Kết quả vừa được công bố trên tạp chí Nature Communications (“Tổng hợp pha khí của C40 Bát Nano C40H10"). (Đồ họa: Shane Goettl/Ralf I. Kaiser) “Chúng ta là bụi sao, chúng ta là vàng. Chúng ta là carbon hàng tỷ năm tuổi.” Trong bài hát họ biểu diễn tại Woodstock, nhóm nhạc Hoa Kỳ Crosby, Stills, Nash & Young đã tóm tắt cấu tạo cơ bản của con người: bụi sao. Bất kỳ ai có một chút kiến ​​thức về thiên văn học đều có thể xác nhận lời của ban nhạc đình đám người Mỹ – cả các hành tinh và con người chúng ta đều thực sự được tạo thành từ bụi từ các siêu tân tinh bị đốt cháy và các hợp chất carbon hàng tỷ năm tuổi. Vũ trụ là một lò phản ứng khổng lồ và hiểu được những phản ứng này có nghĩa là hiểu được nguồn gốc và sự phát triển của vũ trụ – và con người đến từ đâu. Trong quá khứ, sự hình thành fullerene và các dẫn xuất của chúng trong vũ trụ là một câu đố. Những phân tử carbon này, có hình dạng quả bóng, cái bát hoặc ống nhỏ, lần đầu tiên được tạo ra trong phòng thí nghiệm vào những năm 1980. Năm 2010, kính viễn vọng không gian hồng ngoại Spitzer đã phát hiện ra C60 các phân tử có hình dạng đặc trưng của một quả bóng đá, được gọi là buckyball, trong tinh vân hành tinh Tc 1. Do đó, chúng là những phân tử lớn nhất được phát hiện cho đến nay được biết là tồn tại trong vũ trụ bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Nhưng làm thế nào để họ thực sự hình thành ở đó? Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Honolulu (Mỹ), Miami (Mỹ) và Thiên Tân (Trung Quốc) hiện đã hoàn thành bước phản ứng quan trọng trong quá trình hình thành các phân tử, với sự hỗ trợ tích cực từ PSI và chùm tia cực tím chân không (VUV) của ánh sáng synchrotron. nguồn SLS Thụy Sĩ. Ralf Kaiser từ Đại học Hawaii ở Honolulu, nhà nghiên cứu quốc tế hàng đầu trong lĩnh vực này cho biết: “PSI cung cấp các cơ sở thử nghiệm độc đáo và đó là lý do tại sao chúng tôi quyết định cộng tác với Patrick Hemberger tại PSI.

Một lò phản ứng mini cho fullerene

Patrick Hemberger, một nhà khoa học nghiên cứu về chùm tia VUV tại PSI, đã chế tạo một lò phản ứng nhỏ để quan sát sự hình thành fullerene trong thời gian thực. Một gốc corannulene (C20H9) được tạo ra trong lò phản ứng ở nhiệt độ 1,000 độ C. Phân tử này trông giống như một bát salad, như thể nó đã được mổ xẻ từ C.60 buckyball. Gốc này có tính phản ứng cao. Nó phản ứng với vinyl axetylen (C4H4), lắng đọng một lớp carbon lên vành bát. “Bằng cách lặp lại quá trình này nhiều lần, phân tử sẽ phát triển thành phần cuối của ống nano. Chúng tôi đã cố gắng chứng minh hiện tượng này trong các mô phỏng trên máy tính,” Alexander Mebel, Giáo sư Hóa học tại Đại học Quốc tế Florida và là một trong những tác giả của nghiên cứu giải thích. Nhưng đó không phải là mục tiêu duy nhất của các nhà nghiên cứu: “Chúng tôi muốn chứng minh rằng loại phản ứng này có thể xảy ra về mặt vật lý,” Ralf Kaiser cho biết thêm. Phản ứng tạo ra các đồng phân khác nhau – các phân tử có cùng khối lượng, nhưng cấu trúc hơi khác nhau. Với khối phổ tiêu chuẩn, tất cả các biến thể này tạo ra cùng một tín hiệu. Nhưng kết quả lại khác khi sử dụng quang phổ trùng hợp quang điện tử, phương pháp được nhóm nghiên cứu áp dụng. Patrick Hemberger giải thích: “Với kỹ thuật này, cấu trúc của đường cong đo lường cho phép rút ra kết luận về từng đồng phân riêng lẻ.

Giải câu đố về phân tử hình quả bóng kinh điển

Ralf Kaiser nói: “Vũ trụ chứa đựng một rừng phân tử và phản ứng hóa học hoang dã – không phải tất cả chúng đều có thể được phân loại rõ ràng trong các tín hiệu từ kính thiên văn. Chúng ta đã biết từ các mô hình rằng cả corannulene và vinylacetylene đều tồn tại trong vũ trụ. Bây giờ đã có thể xác nhận rằng các phân tử này thực sự tạo thành các viên gạch xây dựng cho fullerene. “Đó là lý do tại sao thử nghiệm tại PSI rất có giá trị đối với chúng tôi.” Nhưng việc xuất bản thành công trong Nature Communications không phải là kết thúc của câu chuyện. Các nhà nghiên cứu muốn tiến hành nhiều thí nghiệm hơn để hiểu cách thức các quả bóng bucky cổ điển hình thành trong vũ trụ, cùng với các phân tử fullerene hình quả bóng đá với 60 nguyên tử carbon và các ống nano nhỏ thậm chí còn nhiều nguyên tử hơn.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62682.php