在太空中形成复杂碳分子时的激进皱纹

一组科学家在能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)使用专门的化学探测技术发现了一种新的可能的通向空间形成碳结构的途径。

该团队的研究现在已经确定了几种途径，在这种途径中，被称为多环芳烃(PAHs)的环状分子可以在太空中形成。最新研究是一项持续努力的一部分，旨在追溯导致在深空形成复杂含碳分子的化学步骤。

多环芳烃 - 也可以在地球上发生的排放和化石燃料燃烧产生的烟尘 - 可以为太空中生命化学的形成提供线索，作为星际纳米粒子的前体。据估计，它们占我们星系中所有碳的约20%，并且它们具有形成2D和3D碳结构所需的化学构建块。

在Nature Communications上发表的最新研究中，研究人员通过结合两种高活性化学物质(称为自由基)产生了一系列环状含碳分子，因为它们含有不成对的电子。该研究最终展示了这些化学过程如何导致含碳石墨烯型PAHs和2D纳米结构的发展。石墨烯是一个原子厚的碳原子层。

重要的是，该研究显示了一种将五面(五边形)分子环与六面(六边形)分子环连接起来的方法，并将五面分子环转换为六面环，这是一种垫脚石更广泛的大PAH分子。

伯克利实验室化学科学部科学家Musahid Ahmed说：“这是人们试图在高温下进行实验测量但以前没有做过的事情。”他曾在夏威夷大学马诺阿分校的Ralf I. Kaiser教授领导伯克利实验室先进光源(ALS)的化学混合实验。“我们相信这是另一条可以产生多环芳烃的途径。”

佛罗里达国际大学的Alexander M. Mebel教授协助该研究的计算工作。同一研究小组以前的研究也确定了PAH在太空中发展的其他途径。研究表明，生命化学可能有多种化学途径可以在太空中形成。

“它可能就是上述所有，所以它不仅仅是一个，”艾哈迈德说。“我认为这就是让它变得有趣的原因。”

伯克利实验室的ALS(生产X射线和其他类型的光支持许多不同类型的同时实验)的实验使用了一种便携式化学反应器，它结合了化学物质，然后将它们喷出来研究加热反应器中形成的反应物。

研究人员使用光束调谐到称为“真空紫外线”的波长或由ALS产生的VUV，再加上一个探测器(称为反射飞行时间质谱仪)，以识别从反应堆喷出的化学物质。超音速。

最新研究将化学基团CH3(脂肪族甲基)与C9H7(芳族1-茚基)在约2,105华氏度的温度下结合，最终产生PAH分子，称为萘(C10H8)，由两个连接的苯组成戒指。

研究指出，在太空中生产萘所需的条件存在于富碳恒星附近。

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