Un equipo de científicos ha descubierto una nueva vía posible para formar estructuras de carbono en el espacio utilizando una técnica de exploración química especializada en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab.
La investigación del equipo ha identificado varias vías por las cuales pueden formarse en el espacio moléculas anilladas conocidas como hidrocarburos aromáticos policíclicos, o HAP. El último estudio es parte de un esfuerzo continuo para volver sobre los pasos químicos que conducen a la formación de carbono complejo.-contener moléculas en el espacio profundo.
Los HAP, que también se producen en la Tierra en emisiones y hollín por la combustión de combustibles fósiles, podrían proporcionar pistas sobre la formación de la química de la vida en el espacio como precursores de las nanopartículas interestelares. Se estima que representan alrededor del 20 por ciento de todoscarbono en nuestra galaxia, y tienen los componentes químicos necesarios para formar estructuras de carbono en 2D y 3D.
En el último estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores produjeron una cadena de moléculas anilladas que contienen carbono al combinar dos especies químicas altamente reactivas que se llaman radicales libres porque contienen electrones no apareados. El estudio finalmente mostró cómo estos procesos químicos podrían conducir al desarrollo de grafeno que contiene carbonode tipo PAH y nanoestructuras 2D. El grafeno es una capa de átomos de carbono de un átomo de espesor.
Es importante destacar que el estudio mostró una forma de conectar un anillo molecular de cinco lados con forma de pentágono con un anillo molecular de seis lados hexagonal y también convertir los anillos moleculares de cinco lados en anillos de seis lados, que es unpeldaño hacia una gama más amplia de moléculas de HAP grandes.
"Esto es algo que la gente ha intentado medir experimentalmente a altas temperaturas pero no lo ha hecho antes", dijo Musahid Ahmed, científico de la División de Ciencias Químicas de Berkeley Lab. Dirigió los experimentos de mezcla química en la Fuente de Luz Avanzada de Berkeley Lab ALS con el profesor Ralf I. Kaiser de la Universidad de Hawai en Manoa: "Creemos que esta es otra vía que puede dar lugar a HAP".
El profesor Alexander M. Mebel, de la Universidad Internacional de Florida, ayudó en el trabajo computacional para el estudio. Estudios anteriores realizados por el mismo equipo de investigación también han identificado un par de otras vías para que los HAP se desarrollen en el espacio. Los estudios sugieren que podría haber múltiples químicosrutas para que la química de la vida tome forma en el espacio.
"Podría ser todo lo anterior, de modo que no sea solo uno", dijo Ahmed. "Creo que eso es lo que lo hace interesante".
Los experimentos en ALS de Berkeley Lab, que produce rayos X y otros tipos de luz que admiten muchos tipos diferentes de experimentos simultáneos, utilizaron un reactor químico portátil que combina productos químicos y luego los expulsa para estudiar qué reactivos se formaron en el calorreactor.
Los investigadores utilizaron un haz de luz sintonizado a una longitud de onda conocida como "ultravioleta al vacío" o VUV producida por el ALS, junto con un detector llamado espectrómetro de masas de tiempo de vuelo reflectron, para identificar los compuestos químicos que salen delreactor a velocidades supersónicas.
El último estudio combinó los radicales químicos CH3 radical metilo alifático con C9H7 radical 1-indenilo aromático a una temperatura de aproximadamente 2,105 grados Fahrenheit para finalmente producir moléculas de un HAP conocido como naftaleno C10H8 que está compuesto por dosanillos de benceno unidos.
Las condiciones requeridas para producir naftaleno en el espacio están presentes cerca de estrellas ricas en carbono, anotó el estudio.
Los reactivos producidos a partir de dos radicales, según las notas del estudio, se teorizaron pero no se habían demostrado antes en un entorno de alta temperatura debido a desafíos experimentales
"Los radicales son de corta duración: reaccionan con ellos mismos y con cualquier otra cosa que los rodea", dijo Ahmed. "El desafío es: '¿Cómo se generan dos radicales al mismo tiempo y en el mismo lugar, en¿un ambiente extremadamente cálido? 'Los calentamos en el reactor, chocaron y formaron los compuestos, y luego los expulsamos del reactor ".
Kaiser dijo: "Durante varias décadas, se ha especulado que las reacciones radicales a radicales forman estructuras aromáticas en llamas de combustión y en el espacio profundo, pero no ha habido mucha evidencia para respaldar esta hipótesis". Añadió: "El presente experimento claramenteproporciona evidencia científica de que las reacciones entre radicales a temperaturas elevadas forman moléculas aromáticas como el naftaleno ".
Si bien el método utilizado en este estudio buscó detallar cómo se forman tipos específicos de compuestos químicos en el espacio, los investigadores notaron que los métodos utilizados también pueden iluminar estudios más amplios de reacciones químicas que involucran radicales expuestos a altas temperaturas, como en los campos dequímica de materiales y síntesis de materiales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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