发现可能引起天体化学兴趣的奇异分子

©波兰科学院物理化学研究所

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看着夜空,一个人的思想可能会被天体化学所吸引。什么分子居住在恒星之间的广阔空间?我们会在地球上看到和我们周围一样的分子吗?或者它们中的一些更奇异——一些很少被观察到甚至未知的东西?

由波兰科学院物理化学研究所领导的罗伯特卡沃斯教授领导的跨国团队的研究已经揭示了一个不寻常的分子,在实验室条件下首次检测到并检测到并铺平了流畅的途径和进一步研究其他。现在他们可以看出和研究,他们可能证明有价值的人们的富人感兴趣。让我们仔细看看这种科学发展。

星际云 - 故事开始的地方......

透过恒星之间的空间的介质主要填充氢,氦气和宇宙灰尘。然而,这些星际云中的原子或分子之间的平均距离如此茫然,在碰撞之前可能会通过整个日子。在空间的真空中,时间的流逝和辐射的影响是开发更先进的化合物的关键因素。

由于星际云中的物理条件与我们的行星上的那些彻底不同,因此在其中发现的一些化合物的检测需要在地球上进行高级研究。作为其中的一部分,科学家们创造了通常在地球条件下不稳定的分子,然后对其性质进行研究。他们首先发现它们在地球上,以便我们可以更容易地在太空中检测到它们。听起来很有趣,但它如何看待实践?

磷动物园

由于在木星和土星的大气层中探测到与氨类似的磷化氢(PH3),这两颗行星在我们太阳系中已经有20多年的历史了。到2020年,所有人的目光都转向了金星,因为有消息称在金星的大气层中也发现了PH3。磷化氢在天体上的出现具有重要意义,因为它对生物体具有极大的重要性。含磷分子对酶促过程至关重要,酶促过程负责形成我们骨骼的结构材料、DNA和RNA等核酸,甚至所有活细胞中的能量运输。虽然它在地球生物量中含量第6,在整个地球上含量第12,但在星际介质中含量要少十亿分之一。由于它们的稀有,探测星际云中的含p分子一直是科学家们的兴趣所在。

我们对在极端星际条件下含p分子的行为和存在知之甚少。目前发现的主要有PN、CP、PO、HCP、CCP、PH3和NCCP。其中只有PO和PN在分子云中被检测到。在这样的介质中,含有磷的反应物的丰度很低,这可能使得形成更大的分子相当罕见,而且很难检测到。我们还需要对更多种类的含磷化学物质进行表征,这样我们的搜索范围就可以扩大到选择更多合适的目标。寻找新的分子是具有挑战性的,因为许多已知的和有希望的含磷物质在典型的实验室条件下是不稳定的。

IPC PAS研究人员:Arun-Libertsen Sawzer博士,托马斯卡斯特博士和RobertKołos教授,与Ecole NationaleSupérieuredeRennes(法国)的Jean-Claude Guillemin合作,最近举行了高效,紫外线辅助低温合成HCCP分子,对这种不寻常的化合物的光谱研究开辟了新的可能性。使用红外和UV-Vis光谱检测。该表征对于可能的未来外星检测应该是有用的。

“我们使用紫外线脱氢含有有机分子的磷酸磷,产生异种磷物种。我们能够生产Triplet HCCP,这是一部分是星式其有重要的分子。检测它的诀窍在于使用冷冻惰性气体的环境。”- 备注哈泽尔博士。

作为项目的一部分进行的实验和相关的理论研究表明,分子具有线性形状和特殊的化学键。Kołos教授评论:“你可能在上学的时候听说过,磷在其化合物中是3价或5价的。这是一价的,和碳有一个单键。这确实很不寻常。”

研究人员还证实了CH2=C=PH(磷烯)的存在,这是一种以前从未观测到的分子。它沿CH3CP(前体物种)到HCCP的路径形成。

最近发表在《Angewandte Chemie》上的一篇报道称,量子化学计算支持的实验已经证明了这个曾经只是一个理论构想的东西。Kołos教授承认:“如果你问一个普通的化学家,天体化学世界里一些最著名的物种可能会被嘲笑为仅仅是分子碎片,而不是真正的分子。”

实验室对诸如HCCP和CH2=C=PH等外来化合物的表征标志着它们在外星探测方面迈出了重要的一步。这样的探测将大大提高我们对磷天体化学的认识。这应该会激励更多的科学家仰望天上的星星……

科学论文:
“朝向Triollet乙炔基氨基氨基,HCCP的有效光化学途径”
阿伦- libertsen Lawzer, Thomas Custer, Jean-Claude Guillemin, Robert Kołos
Angewandte Chemie国际版60(12),6400-6402(2021)
DOI: 10.1002 / anie.202016052

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