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축구 모양의 분자가 우주에서 발생하는 방법

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27년 2023월 XNUMX일(나노 워크 뉴스) 오랫동안 풀러렌과 그 파생물이 우주에서 자연적으로 형성될 수 있다고 의심되어 왔습니다. 이들은 축구공, 샐러드 그릇 또는 나노튜브 모양의 큰 탄소 분자입니다. PSI에서 스위스 SLS 싱크로트론 광원을 사용하는 국제 연구팀은 이 반응이 어떻게 작용하는지 보여주었습니다. 그 결과는 방금 저널에 발표되었습니다. 자연 통신 ("C의 기체상 합성40 나노볼C40H10"). 본문 (그래픽: Shane Goettl/Ralf I. Kaiser) “우리는 스타더스트이고 황금입니다. 우리는 1980억년 된 탄소입니다.” 미국 그룹 Crosby, Stills, Nash & Young은 우드스탁에서 연주한 노래에서 인간이 본질적으로 무엇으로 이루어져 있는지 요약했습니다. 천문학에 대한 약간의 지식이 있는 사람이라면 컬트 미국 밴드의 말을 확인할 수 있습니다. 행성과 우리 인간 모두 실제로 불탄 초신성에서 나온 먼지와 수십억 년 된 탄소 화합물로 구성되어 있습니다. 우주는 거대한 원자로이며 이러한 반응을 이해한다는 것은 우주의 기원과 발전, 그리고 인간이 어디에서 왔는지 이해하는 것을 의미합니다. 과거에는 우주에서 풀러렌과 그 유도체의 형성이 수수께끼였습니다. 축구공, 그릇 또는 작은 튜브 모양의 이 탄소 분자는 2010년대에 실험실에서 처음 만들어졌습니다. XNUMX년에 적외선 우주 망원경 스피처가 C를 발견했습니다.60 행성상 성운 Tc 1에 있는 버키볼로 알려진 축구공의 특징적인 모양을 가진 분자. 따라서 그들은 우리 태양계 너머 우주에 존재하는 것으로 알려진 지금까지 발견된 가장 큰 분자입니다. 그러나 그들은 실제로 그곳에서 어떻게 형성됩니까? 호놀룰루(미국), 마이애미(미국), 톈진(중국)의 연구팀은 이제 PSI와 싱크로트론 빛의 진공 자외선(VUV) 빔라인의 적극적인 지원을 받아 분자 형성의 중요한 반응 단계를 완료했습니다. 소스 스위스 SLS. “PSI는 독특한 실험 시설을 제공하기 때문에 우리는 PSI에서 Patrick Hemberger와 협력하기로 결정했습니다.

풀러렌용 소형 반응기

PSI의 VUV 빔라인에서 일하는 과학자인 Patrick Hemberger는 풀러렌의 형성을 실시간으로 관찰하기 위한 소형 반응기를 제작했습니다. 코란눌렌 라디칼(C20H9)는 섭씨 1,000도의 온도에서 반응기에서 생성됩니다. 이 분자는 마치 C에서 해부된 것처럼 샐러드 그릇처럼 보입니다.60 버키볼. 이 라디칼은 반응성이 매우 높습니다. 비닐 아세틸렌(C4H4), 보울의 가장자리에 탄소 층을 증착합니다. “이 과정을 여러 번 반복하면 분자가 나노튜브의 말단 캡으로 자랄 것입니다. 우리는 이 현상을 컴퓨터 시뮬레이션으로 증명할 수 있었습니다. 그러나 그것이 연구원의 유일한 목표는 아니었습니다. "우리는 이러한 유형의 반응이 물리적으로 가능하다는 것을 보여주고 싶었습니다."라고 Ralf Kaiser는 덧붙입니다. 이 반응은 서로 다른 이성질체, 즉 모두 질량은 같지만 구조가 약간 다른 분자를 생성합니다. 표준 질량 분석법을 사용하면 이러한 모든 변형이 동일한 신호를 생성합니다. 그러나 연구팀이 채택한 방법인 광전자 광이온 일치 분광법을 사용하면 결과가 달라진다. "이 기술을 사용하면 측정 곡선의 구조를 통해 각 개별 이성질체에 대한 결론을 도출할 수 있습니다."라고 Patrick Hemberger는 설명합니다.

고전적인 축구공 모양 분자의 수수께끼 풀기

"우주에는 분자와 화학 반응의 야생 정글이 있습니다. 망원경의 신호에서 모든 분자를 명확하게 분류할 수 있는 것은 아닙니다."라고 Ralf Kaiser는 말합니다. 우리는 우주에 코란눌렌과 비닐아세틸렌이 모두 존재한다는 사실을 모델을 통해 이미 알고 있습니다. 이제 이 분자들이 실제로 풀러렌의 빌딩 블록을 형성한다는 것을 확인할 수 있었습니다. "그래서 PSI에서의 실험이 우리에게 그토록 가치 있는 것입니다." 그러나 성공적인 출판 자연 통신 이야기의 끝이 아닙니다. 연구원들은 60개의 탄소 원자를 가진 축구공 모양의 풀러렌 분자와 더 많은 원자를 가진 미세 나노튜브와 함께 고전적인 버키볼이 우주에서 어떻게 형성되는지 이해하기 위해 더 많은 실험을 수행하기를 원합니다.
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