Descoperirea moleculelor exotice de interes astrochimic

din

Coautori dr. Arunlibertsen Lawzer și dr. Cercetarea Thomas Custer demonstrează molecule de interes astrochimic pe Planetariul Copernicus Science Center. Sursa: IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski. Credit: © Institutul de chimie fizică, Academia de Științe din Polonia

Văzând cerul nopții, gândurile cuiva pot fi atrase de astrochimie. Ce molecule se află în spațiile mari dintre stele? Am vedea aceleași molecule care ne înconjoară aici pe Pământ? Sau unele dintre ele ar fi mai exotice – ceva rar observat sau chiar necunoscut?

Cercetări recente efectuate de o echipă multinațională condusă de Prof. Robert Kolos de la Institutul de Chimie Fizică al Academiei Poloneze de Științe a descoperit o moleculă neobișnuită obținută și descoperită pentru prima dată în condiții de laborator și, de asemenea, a deschis o cale lină pentru producerea și studierea ulterioară a alteia. Acum, că pot fi văzute și studiate, pot fi demne de un interes astrochimic mai larg. Să aruncăm o privire mai atentă asupra acestei dezvoltări științifice.

Nori interstelari – de unde începe povestea

Mediul care traversează spațiul dintre stele este umplut în principal cu hidrogen, heliu și praf cosmic. Cu toate acestea, distanțele medii dintre atomi sau molecule din acești nori interstelari sunt atât de mari încât pot dura câteva zile înainte ca acestea să se ciocnească. În vidul spațial, trecerea timpului și influența radiațiilor sunt factori esențiali pentru dezvoltarea compușilor chimici mai avansați.

În timp ce condițiile fizice găsite în norii interstelari diferă drastic de cele de pe planeta noastră, descoperirea unora dintre compușii chimici găsiți în aceștia necesită studii avansate pe Pământ. Ca parte a acestui lucru, oamenii de știință creează molecule care sunt în mod normal instabile în condițiile Pământului și apoi efectuează cercetări cu privire la proprietățile lor. Le descoperă mai întâi pe Pământ pentru a le detecta mai ușor în spațiu. Sună interesant, dar cum arată în practică?

Animale cu fosfor

Jupiter ȘI Saturn au fost în centrul atenției din sistemul nostru solar de peste două decenii datorită descoperirii fosfinei (PH3), un analog de amoniac, în atmosfera lor. În 2020, toate privirile s-au deplasat drept Venus în urma afirmațiilor că PH3 a fost găsit și în atmosfera sa. Apariția fosfinei într-un obiect astronomic este extraordinară datorită importanței sale extraordinare pentru organismele vii. Moleculele care conțin fosfor sunt esențiale pentru procesele enzimatice care sunt responsabile pentru formarea materialelor structurale ale scheletului nostru, acizi nucleici precum ADN ȘI ARNși chiar transportul de energie către toate celulele vii. Deși este al 6-lea cel mai abundent element din biomasa Pământului și al 12-lea cel mai abundent de pe planetă în general, este de un miliard de ori mai puțin abundent în mediul interstelar. Datorită rarității lor, descoperirea moleculelor care conțin P în nori interstelari continuă să îi intrige pe oamenii de știință.

Știm foarte puțin despre comportamentul și existența moleculelor care conțin P în condiții interstelare extreme. Doar câteva sunt găsite și sunt limitate la PN, CP, PO, HCP, CCP, PH3 și NCCP. Dintre acestea, numai PO și PN au fost detectate în nori moleculari. Este posibil ca abundența redusă a reactanților care conțin fosfor în astfel de medii să facă formarea unor molecule mai mari destul de rare și dificil de detectat. De asemenea, trebuie să caracterizăm o varietate mai largă de substanțe chimice care conțin P, astfel încât cercetările noastre să poată fi extinse pentru a include o selecție mai mare de ținte adecvate. Căutarea de noi molecule este o provocare, deoarece multe specii cunoscute și promițătoare care conțin P sunt instabile în condiții tipice de laborator.

Cercetători PAS IPC: Dr. Arun-Libertsen Lawzer, Dr. Thomas Custer și prof. Robert Kolos, colaborând cu prof. Jean-Claude Guillemin de la Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (Franța) a introdus recent o sinteză criogenică asistată de lumina UV a moleculei HCCP, deschizând noi posibilități pentru investigarea spectroscopică a acestui compus chimic neobișnuit. De asemenea, detectat utilizând spectroscopie în infraroșu și UV-vis. Această caracterizare ar trebui să fie utilă pentru eventuale descoperiri extraterestre.

„Folosim lumina ultravioletă pentru a deshidrogenează fosforul conținut în moleculele organice pentru a produce specii exotice de fosfor. Am reușit să producem triplul HCCP, care este o moleculă de importanță astrochimică. Trucul pentru a-l descoperi constă în utilizarea mediului unui gaz inert înghețat ”, notează Dr. Lawzer.

Experimentele efectuate ca parte a proiectului și studiile teoretice relevante arată că molecula are o formă liniară și legături chimice speciale. Prof. Kolos comentează: „S-ar putea să fi auzit în zilele tale de școală că fosforul avea 3 sau 5 valenți în compoziția sa chimică. Ei bine, aici este monovalent, având o singură legătură cu carbonul. „Acest lucru este cu adevărat neobișnuit”.

Cercetătorii au confirmat, de asemenea, existența CH2 = C = PH (fosfalenină), o moleculă care nu a mai fost observată până acum. S-a format de-a lungul căii care duce de la CH3CP (specii precursoare) la HCCP.

Experimentele susținute de calcule chimice cuantice, raportate recent la Angewandte Chemie, au dovedit ceea ce a fost odată doar o construcție teoretică. „Dacă întrebați un chimist obișnuit, este posibil ca unele dintre cele mai proeminente specii de agricultură astrochimică să fie ridiculizate ca fragmente moleculare mai degrabă decât ca molecule autentice”, admite Prof. Colos.

Caracterizarea de laborator a compușilor exotici precum HCCP și CH2 = C = PH marchează un pas important către detectarea lor extraterestră. Și astfel de descoperiri ar spori foarte mult cunoștințele noastre despre astrochimia fosforului. Acest lucru ar trebui să inspire și mai mulți oameni de știință să privească spre stelele de deasupra

Referință: „O cale fotochimică eficientă către Triplet Ethynylphosphinidene, HCCP” de Dr. Arun-Libertsen Lawzer, Dr. Thomas Custer, Prof. Dr. Jean-Claude Guillemin și prof. Dr. Robert Kolos, 15 decembrie 2020, Chimie aplicată.
DOI: 10.1002 / anie.202016052

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.