triwaterstof, of H ₃ ⁺ , wordt door wetenschappers erkend als de molecule die het universum heeft gemaakt. In recente nummers van Natuurcommunicatie en de Tijdschrift voor Chemische Fysica , Onderzoekers van de Michigan State University gebruikten hogesnelheidslasers om de mechanismen die essentieel zijn in H . in de schijnwerpers te zetten ₃ ⁺ schepping en zijn ongewone chemie.

H ₃ ⁺ heerst in het heelal, De melkweg, gasreuzen en de ionosfeer van de aarde. Het wordt ook gemaakt en bestudeerd in het lab van Marcos Dantus, Universitair Distinguished Professor in scheikunde en natuurkunde. Met behulp van ultrasnelle lasers - en technologie uitgevonden door Dantus - begint een team van wetenschappers de chemie van dit iconische molecuul te begrijpen.

"Waarnemen hoe roaming H ₂ moleculen evolueren naar H ₃ ⁺ is niets minder dan verbazingwekkend, " Zei Dantus. "We hebben dit proces voor het eerst gedocumenteerd met behulp van methanol; nu hebben we dit proces kunnen uitbreiden en dupliceren in een aantal moleculen en een aantal nieuwe routes geïdentificeerd."

Astrochemici zien het grote geheel, H . observeren ₃ ⁺ en het definiëren door middel van een interstellair perspectief. Het is zo snel gemaakt - in minder tijd dan een kogel nodig heeft om een ​​atoom te passeren - dat het buitengewoon moeilijk is om erachter te komen hoe drie chemische bindingen worden verbroken en drie nieuwe worden gevormd in zo'n korte tijdschaal.

Dat is wanneer chemici die femtosecondelasers gebruiken in het spel komen. In plaats van de sterren te bestuderen met een telescoop, Het team van Dantus kijkt letterlijk naar het kleine plaatje. De hele procedure wordt bekeken op moleculair niveau en wordt gemeten in femtoseconden - 1 miljoenste van 1 miljardste van een seconde. Het proces dat het team bekijkt, duurt tussen de 100 en 240 femtoseconden. Dantus weet dit omdat de klok begint te lopen wanneer hij de eerste laserpuls afvuurt. De laserpuls "ziet" dan wat er gebeurt.

De twee-lasertechniek onthulde de waterstofoverdracht, evenals de waterstof-roaming-chemie, dat is verantwoordelijk voor H ₃ ⁺ vorming. Roamingmechanismen genereren kortstondig een neutraal molecuul (H ₂ ) dat in de buurt blijft en een derde waterstofmolecuul extraheert om H . te vormen ₃ ⁺ . En het blijkt dat er meer dan één manier is waarop het kan gebeuren. In een experiment met ethanol, het team onthulde zes mogelijke routes, vier ervan bevestigen.

Omdat laserpulsen vergelijkbaar zijn met geluidsgolven, Het team van Dantus ontdekte een "deuntje" dat H . verbetert ₃ ⁺ vorming en een die vorming ontmoedigt. Bij het omzetten van deze "gevormde" pulsen naar een schuiffluit, succesvolle formatie vindt plaats wanneer de noot flat begint, stijgt licht en eindigt met een neerwaartse, diepere duik. Het nummer klinkt als muziek in de oren van chemici die zich veel mogelijke toepassingen voor deze doorbraak kunnen voorstellen.

"Deze chemische reacties zijn de bouwstenen van het leven in het universum, Dantus zei. "De prevalentie van zwervende waterstofmoleculen in hoogenergetische chemische reacties waarbij organische moleculen en organische ionen betrokken zijn, is niet alleen relevant voor materialen die worden bestraald met lasers, maar ook materialen en weefsels bestraald met röntgenstraling, hoge energie elektronen, positronen en meer."

Deze studie onthult chemie die relevant is in termen van de vorming van water en organische moleculen in het universum. De geheimen die het kon ontsluiten, van astrochemisch tot medisch, zijn eindeloos, hij voegde toe.