校園生活:在太空中形成復雜碳分子時的激進皺紋
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一組科學家在能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)使用專門的化學探測技術發(fā)現(xiàn)了一種新的可能的通向空間形成碳結構的途徑。
該團隊的研究現(xiàn)在已經(jīng)確定了幾種途徑,在這種途徑中,被稱為多環(huán)芳烴(PAHs)的環(huán)狀分子可以在太空中形成。最新研究是一項持續(xù)努力的一部分,旨在追溯導致在深空形成復雜含碳分子的化學步驟。兒童 科普
多環(huán)芳烴 - 也可以在地球上發(fā)生的排放和化石燃料燃燒產(chǎn)生的煙塵 - 可以為太空中生命化學的形成提供線索,作為星際納米粒子的前體。據(jù)估計,它們占我們星系中所有碳的約20%,并且它們具有形成2D和3D碳結構所需的化學構建塊。
在Nature Communications上發(fā)表的最新研究中,研究人員通過結合兩種高活性化學物質(稱為自由基)產(chǎn)生了一系列環(huán)狀含碳分子,因為它們含有不成對的電子。該研究最終展示了這些化學過程如何導致含碳石墨烯型PAHs和2D納米結構的發(fā)展。石墨烯是一個原子厚的碳原子層。
重要的是,該研究顯示了一種將五面(五邊形)分子環(huán)與六面(六邊形)分子環(huán)連接起來的方法,并將五面分子環(huán)轉換為六面環(huán),這是一種墊腳石更廣泛的大PAH分子。
伯克利實驗室化學科學部科學家Musahid Ahmed說:“這是人們試圖在高溫下進行實驗測量但以前沒有做過的事情?!彼谙耐拇髮W馬諾阿分校的Ralf I. Kaiser教授領導伯克利實驗室先進光源(ALS)的化學混合實驗。“我們相信這是另一條可以產(chǎn)生多環(huán)芳烴的途徑。”
佛羅里達國際大學的Alexander M. Mebel教授協(xié)助該研究的計算工作。同一研究小組以前的研究也確定了PAH在太空中發(fā)展的其他途徑。研究表明,生命化學可能有多種化學途徑可以在太空中形成。
“它可能就是上述所有,所以它不僅僅是一個,”艾哈邁德說。“我認為這就是讓它變得有趣的原因。”
伯克利實驗室的ALS(生產(chǎn)X射線和其他類型的光支持許多不同類型的同時實驗)的實驗使用了一種便攜式化學反應器,它結合了化學物質,然后將它們噴出來研究加熱反應器中形成的反應物。
研究人員使用光束調諧到稱為“真空紫外線”的波長或由ALS產(chǎn)生的VUV,再加上一個探測器(稱為反射飛行時間質譜儀),以識別從反應堆噴出的化學物質。超音速。
最新研究將化學基團CH3(脂肪族甲基)與C9H7(芳族1-茚基)在約2,105華氏度的溫度下結合,最終產(chǎn)生PAH分子,稱為萘(C10H8),由兩個連接的苯組成戒指。
研究指出,在太空中生產(chǎn)萘所需的條件存在于富碳恒星附近。