triwaterstof, of H ₃ ⁺ , het molecuul wordt genoemd dat het universum heeft gemaakt, waar het een grotere rol speelt in de astrochemie dan enig ander molecuul. terwijl H ₃ ⁺ is astronomisch overvloedig, geen enkele wetenschapper begreep de mechanismen die het vormen uit organische moleculen.

Tot nu.

Met behulp van lasers, Wetenschappers van de Michigan State University hebben het geheim ontgrendeld en hun resultaten gepubliceerd in het huidige nummer van Nature Wetenschappelijke rapporten . In een kelderlaboratorium op de campus, Marco Dantus, Universitair hoofddocent scheikunde en natuurkunde, en zijn team dupliceerden in wezen het mechanisme dat wordt gevonden van het centrum van de melkweg naar de eigen ionosfeer van de aarde.

De wetenschappers vonden H ₃ ⁺ toen ze een sterkveldlaser gebruikten om een ​​reactie te initiëren en een tweede femtoseconde laser om de voortgang ervan te onderzoeken. Deze interacties leiden vaak tot exotische chemische reacties. In dit geval, het onthulde onverwacht de fantoommechanismen van H ₃ ⁺ .

"We ontdekten dat een zwervende H ₂ molecuul is verantwoordelijk voor de chemische reactie, H . produceren ₃ ⁺ ; roaming-chemie is extreem nieuw en er is weinig over bekend, " zei Dantus. "Dit is de eerste gedocumenteerde zaak voor een rondzwervende H ₂ reactie, wat belangrijk is omdat zwervende mechanismen een ontluikend hoofdstuk van de chemie zijn - een die verklaringen kan bieden voor onwaarschijnlijke en onverklaarbare chemische reacties."

Een reden voor het gebrek aan kennis is dat het proces in bijna onmetelijke tijd plaatsvindt. De hele reactie, met splitsing en vorming van drie chemische bindingen, duurt tussen de 100 of 240 femtoseconden. Dat is minder tijd dan een kogel nodig heeft om de breedte van een atoom af te leggen, voegde Dantus toe.

Hoe de zwervende H ₂ molecuul extraheert het proton om te evolueren naar H ₃ ⁺ is niets minder dan verbazingwekkend, volgens de wetenschappers. Een neutrale H ₂ molecuul wordt gevormd bij ionisatie van een organisch molecuul, en het zwerft rond het resterende ion totdat het een zuur proton vindt. Eenmaal gericht, het extraheert dan het proton, en verzamelt het om te transformeren in het meest voorkomende ion in het universum.

"We waren in staat om in ons laboratorium te dupliceren wat er op dit moment in de kosmos gebeurt, "Zei Dantus. "Het begrijpen van dit mechanisme en zijn tijdschema brengt ons een stap dichter bij het begrijpen van de chemische reacties die de bouwstenen van het leven in het universum hebben gecreëerd."

Toekomstig onderzoek zal zich richten op het effect van moleculaire grootte en structuur op de waarschijnlijkheid en timing van rondzwervende chemische reacties.

MSU-wetenschappers die hebben bijgedragen aan dit gezamenlijke onderzoek zijn:Nagitha Ekanayake, Muath Nairat, Christoffel Mancuso, B. Scott Fales, James Jackson en Benjamin Levine.

Onderzoekers van de Kansas State University maakten ook deel uit van het team:Balram Kaderiya, Peyman Feizollah, Bethany Jochim, Travis Severt, Ben Berry, Kanaka Raju, Kevin Carnes, Shashank Pathak, Daniël Rolles, Artem Rudenko en Itzik Ben-Itzhak.