|
Новые источники молекулы, создавшей Вселенную
|
|
|
|
Тригидроген, или H3+, помогает катализировать межзвездные реакции и способствует рождению звезд, а также присутствует по соседству с такими газовыми гигантами, как Сатурн и Юпитер. Тригидроген, или H3+, наиболее известен как "молекула, создавшая Вселенную".
|
|
|
|
Хотя у нас есть четкое представление о том, как образуется большая часть H3+ — молекула водорода, или H2, сталкивается со своим ионизированным аналогом, H2+, — ученые стремятся понять альтернативные источники H3+ и лучше измерить его распространенность во всем космосе.
|
|
|
|
Теперь, в новой статье, опубликованной в Nature Communications, исследователи из штата Мичиган Петр Пекуч и Маркос Дантус, а также их группы и сотрудники представили беспрецедентную информацию об образовании H3+ в соединениях, известных как метилгалогены и псевдогалогены.
|
|
|
|
Эти результаты следуют за предыдущими прорывными открытиями, сделанными в МГУ, включая образование H3+ благодаря уникальному "механизму перемещения" в дважды ионизированных органических молекулах.
|
|
|
|
Двойная ионизация происходит, когда атом или молекула подвергается воздействию энергии, достаточной, скажем, от космических лучей или лазера, чтобы потерять два электрона.
|
|
|
|
В своей последней работе команда исследователей обнаружила аналогичный механизм перемещения в дважды ионизированных метилгалогенах и псевдогалогенах, выявив множество факторов, которые определяют образование — или отсутствие — H3+ в этих конкретных соединениях.
|
|
|
|
|
|
|
Эти факторы образования могут быть применены к широкому спектру других молекул, расширяя горизонты для исследователей, стремящихся изучить происхождение и формирование молекул во Вселенной.
|
|
|
|
"H3+ - это небольшая молекула, которая, возможно, не так важна для нас на Земле, как вода или белки, но это молекула, которую мы действительно хотим понять с точки зрения ее распространенности во Вселенной, того, как она образуется и насколько быстры ее химические реакции", - сказал Пекуч, сотрудник университета. Заслуженный профессор и профессор химического факультета исследовательского фонда МГУ.
|
|
|
|
"Благодаря нашим открытиям мы сможем общаться с другими людьми, которые ищут источники H3+ и молекулы, которые могут его образовывать".
|
|
|
|
Путешествуя по космосу
|
|
|
|
На звание "молекулы, создавшей вселенную" возлагаются большие надежды, и H3+, безусловно, оправдывает это название.
|
|
|
|
"H3+ необходим для астрохимии, от рождения звезд до образования многих органических молекул", - сказал Дантус, профессор химического факультета исследовательского фонда МГУ.
|
|
|
|
Помня об этих важных функциях, исследовательская группа Dantus ранее вышла за рамки процесса образования Н2-и Н2+ в поисках альтернативных источников Н3+. Это более раннее исследование привело их к двойной ионизации определенных органических молекул, что привело к неожиданному результату.
|
|
|
|
Вместо того чтобы немедленно распасться, как можно было бы ожидать при размещении двух положительных зарядов в достаточно малом молекулярном пространстве, из молекулы выделился нейтральный водород — H2.
|
|
|
|
Подобно танцору, ищущему партнера в танцевальном зале, этот H2 затем "блуждал" по молекуле, пока не отщипнул дополнительный протон, образовав H3+.
|
|
|
|
"Мы продемонстрировали, что водород не просто улетучивался, но и задерживался, иногда на довольно долгое время", - добавил Дантус, который также является заслуженным профессором университета. "Это было в высшей степени необычно".
|
|
|
|
"Это не обычный способ представления о поведении дважды ионизированных молекул, а гораздо более сложный процесс", — сказал Пекуч, сравнивая механизм перемещения, за которым следует отрыв протона H2, с традиционным представлением о том, как дважды ионизированная молекула разлетается на части из-за отталкивания двух положительных зарядов - процесс, более известный как кулоновский взрыв.
|
|
|
|
Обратив внимание на галогены и псевдогалогены в своей последней публикации, Пекуч, Дантус и их коллеги подтвердили наличие еще нескольких молекул, которые образуют H3+ в результате двойной ионизации, и, что не менее важно, идентифицировали те, которые этого не делают.
|
|
|
|
В публикацию включено несколько видеороликов, показывающих, как в конкретных случаях образуется H3+. Они были подготовлены в сотрудничестве с профессором Бенджамином Левайном из Университета Стоуни Брук, и их можно посмотреть, ознакомившись с дополнительными материалами к публикации.
|
|
|
|
Эти результаты были получены благодаря сочетанию сверхбыстрой лазерной спектроскопии и ультрасовременной вычислительной химии, что является балансом знаний двух групп ученых-спартанцев.
|
|
|
|
"Что было совершенно особенным в этом проекте, так это то, что для его реализации были использованы самые современные методы с обеих сторон, включая теорию высокого уровня и эксперименты", — добавил Пьецух.
|
|
|
|
Охота за H3+
|
|
|
|
Разгадав код образования H3+ в галогенах и псевдогалогенах, исследователи успешно создали набор управляющих факторов, позволяющих им предсказать, какие органические соединения могут образовывать H3+ в результате двойного ионизационного перемещения, — факторы, которые, по словам Дантуса и Пекуча, могут быть применены к разнообразному набору других молекул, включая многие из тех, которые они использовали. не учеба.
|
|
|
|
Эти рекомендации являются мощным инструментом для коллег-ученых, которые продолжают поиск альтернативных и, возможно, неожиданных источников H3+, таких как молекулярные облака в межзвездном пространстве.
|
|
|
|
"Водород - самый распространенный элемент во Вселенной, поэтому сочетание H2 и H2+ по-прежнему является ключевым", - объяснил Дантус. "Однако в этих диффузных молекулярных облаках содержится так много органических молекул, что, возможно, большое количество H3+ все еще образуется в результате изученных нами процессов".
|
|
|
|
Когда мы имеем дело с такой вездесущей молекулой, как H3+, открытие ее новых источников может в конечном счете углубить наше понимание космической химии на всех уровнях.
|
|
|
|
"Даже если во Вселенной всего на несколько процентов больше молекул H3+ из-за небольших органических соединений, которые изучали мы и другие ученые, модели, которые ученые используют для изучения таких процессов, как звездообразование, возможно, придется пересмотреть", - заключил Пекуч.
|
|
|
|
Источник
|
