14:38 2022-05-16
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Mecanism universal pentru explicarea formării nanoparticulelor de carbon în mediile interstelare și terestre
_ Mecanism universal pentru a explica formarea nanoparticulele de carbon din mediile interstelare și terestre
Nanostructurile de carbon care s-au format în plicurile circumstelare în jurul stelelor bogate în carbon pot avea o origine chimică comună cu particulele de funingine produse prin arderea combustibilului. Același mecanism de reacție poate sta la baza fiecărui proces, au arătat cercetătorii KAUST. Mecanismul propus ar putea duce, de asemenea, la metode îmbunătățite pentru fabricarea nanomaterialelor de carbon.
Formarea de nanoparticule bogate în carbon – indiferent dacă este de natură interstelară sau de combustie – se crede că se bazează pe compuși numiți hidrocarburi aromatice policiclice (PAH), care sunt asemănător cu grupurile de inele benzenice fuzionate ținute împreună prin legături pi carbon-carbon partajate. Au fost propuse mai multe mecanisme pentru a explica modul în care PAH-urile s-ar putea combina cu alte molecule de carbon pentru a se dezvolta în funingine și nanoparticule de carbon aferente.
„Totuși, toate aceste studii sunt insuficiente pentru a explica începutul „aromatic peri-condensat”. hidrocarburi cu doar legături pi între atomii de carbon, care pot fi prezente în cantități mari în flăcări”, spune Hanfeng Jin, post-doctorat în laboratoarele lui Aamir Farooq, care a condus cercetarea. „Am propus un nou mecanism care explică nuclearea hidrocarburilor aromatice peri-condensate.”
Echipa a arătat că nuclearea hidrocarburilor aromatice peri-condensate ar putea fi explicată prin reacții dintre moleculele de arii aromatice și fenilacetilenă, printr-un mecanismul de adiție a fenilacetilenei de extracție a hidrogenului (HAPaA). „Fenilacetilena se formează ușor și poate fi prezentă în cantități considerabile în flăcări”, explică Jin. Atât benzenul, cât și acetilena, precursorii fenilacetilenei, sunt cunoscuți a fi intermediari cruciali în astrochimie și chimia arderii, adaugă el.
Cercetătorii au folosit calcule chimice cuantice pentru a arăta că hidrocarburile aromatice peri-condensate pot crește prin adăugarea de fenilacetilenă la structuri în formă de zig-zag și fotoliu în jurul periferiei moleculei aril. Etapa inițială a mecanismului HAPaA nu are barieră energetică, deci este la fel de relevantă atât pentru chimia interstelară la temperatură joasă, cât și pentru arderea la temperatură înaltă.
Intermediarii de reacție HAPaA și produsele prezise de teorie au fost confirmate experimental folosind starea de -spectrometrie de masă cu fascicul molecular de fotoionizare ultravioletă în vid cu sincrotron, spune Jin. Mecanismul HAPaA a fost, de asemenea, aplicabil analogilor moleculari mai mari ai fenilacetilenei, permițând cicluri repetate de grupare a PAH către formarea nanoparticulelor carbonice.
„Frumusețea mecanismului propus de noi, în comparație cu căile tradiționale de formare și creștere a PAH, este că este aplicabil universal”, spune Farooq. „Această înțelegere mecanică ne-ar ajuta să limităm formarea particulelor de funingine din sistemele de ardere, de exemplu, prin utilizarea de compuși chimici care suprimă zig-zag și periferiile fotoliilor, care cresc eficiența mecanismului HAPaA”, spune el. „La fel, mecanismul propus de noi poate fi folosit pentru a crește fidelitatea modelelor utilizate pentru prezicerea evoluției carbonului în mediile interstelare.”
Studiul apare în Journal of the American Chemical Society.
Comentarii:
Adauga Comentariu