science >> Wetenschap >  >> Chemie

Het ion vormen dat het universum heeft gemaakt

Het triwaterstofkation, H 3+ , speelt een belangrijke rol in de interstellaire chemie, waar het de vorming van water en organische moleculen vergemakkelijkt. Onderzoekers hebben ontdekt hoe het kation zich vormt wanneer organische moleculen (met name alcoholen) worden geëxciteerd door een intense laserpuls (artist rendition). Weten hoe de kationen zich vormen, brengt ons dichter bij het begrijpen van de chemie die leidde tot het leven zoals wij dat kennen. Krediet:Marcos Dantus, Michigan State universiteit

Het triwaterstofkation, H 3+ , is het startpunt voor bijna alle moleculen in het heelal. Typisch, H 3+ wordt gevormd door botsingen met waterstofgas, maar de chemie ervan op moleculair niveau is relatief onbekend. Wanneer organische moleculen worden geraakt door een laserpuls, ze worden geïoniseerd en de reactie begint. Vervolgens, de moleculen vallen uiteen in verschillende fragmenten; één daarvan is H 3+ . Ze zijn in staat om de details van deze reactie te meten:de tijdschalen, opbrengst, en hoe chemische bindingen worden verbroken en gevormd. Deze experimenten geven ook belangrijke details over elke stap van de reactie die plaatsvindt op ultrakorte (sneller dan een miljoenste van een miljoenste van een seconde) tijdschalen.

De bevindingen zijn belangrijk voor de astrochemie omdat organische moleculen, inclusief alcoholen, in de ruimte aanwezig zijn. Dit is een stap verder in het leren hoe organische moleculen zich vormen en zich gedragen in het universum. Ook, het feit dat het vormen van H 3+ een neutraal waterstofmolecuul dat rondzwerft en een ander waterstofatoom wegneemt, is significant. Waarom? Roaming-chemie is een nieuw en relatief onbekend fenomeen; dit werk biedt inzicht in dit soort chemische processen.

Wetenschappers hebben aanvullende manieren bedacht waarop het triwaterstofkation, H 3+ , het meest voorkomende ion in het heelal, wordt geproduceerd na activering met hoge energie van alcoholen en andere organische moleculen. Ondanks de sterke afstoting tussen geladen deeltjes, het team ontdekte dat een rondzwervend waterstofmolecuul verantwoordelijk was voor de chemische reactie die H . produceerde 3+ . De onderzoekers voerden het onderzoek uit met behulp van intense femtoseconde laserpulsen en instrumentatie die de resulterende ionen van experimentele metingen konden detecteren. De reactie vindt plaats in 100 of 340 quadriljoenste van een seconde, afhankelijk van het startmolecuul. Ze bevestigden de mechanismen met behulp van kwantummechanische berekeningen en door ion-ion-coïncidentiemetingen. De onderzoeksresultaten zijn belangrijk voor de astrochemie en om te begrijpen hoe organische moleculen zich vormen en zich gedragen in het universum. Verder, deze bevindingen zijn relevant wanneer intense lasers worden gebruikt voor chirurgische ingrepen.