MSU:s Marcos Dantus har återskapat interstellära joner med lasrar. Kredit:MSU
Trihydrogen, eller H. 3 + , har kallats molekylen som skapade universum, där det spelar en större roll inom astrokemi än någon annan molekyl. Medan H 3 + är astronomiskt rikligt, ingen forskare förstod mekanismerna som bildar det från organiska molekyler.
Tills nu.
Med hjälp av lasrar, Michigan State University forskare har låst upp hemligheten och publicerat sina resultat i det aktuella numret av Nature Vetenskapliga rapporter . I ett källarlaboratorium på campus, Marcos Dantus, Universitetsutmärkad professor i kemi och fysik, och hans team dubblerade i huvudsak mekanismen som finns från mitten av galaxen till jordens egen jonosfär.
Forskarna hittade H 3 + när de använde en starkfältlaser för att initiera en reaktion och en andra femtosekundlaser för att undersöka dess framsteg. Dessa interaktioner leder ofta till exotiska kemiska reaktioner. I detta fall, det avslöjade oväntat fantommekanismerna för H 3 + .
"Vi fann att en roaming H 2 molekylen är ansvarig för den kemiska reaktionen, producerar H 3 + ; roamingkemi är extremt nytt och lite är känt om det, "Sa Dantus." Detta är det första dokumenterade fallet för en roaming H 2 reaktion, vilket är viktigt eftersom roamingmekanismer är ett spirande kapitel i kemi - en som kan ge förklaringar till osannolika och oförklarliga kemiska reaktioner. "
En orsak till kunskapsbristen är att processen sker inom en omätlig tid. Hela reaktionen, som involverar klyvning och bildning av tre kemiska bindningar, tar mellan 100 eller 240 femtosekunder. Det är kortare tid än det tar en kula att åka bredden på en atom, Tillade Dantus.
Hur den roaming H 2 molekyl extraherar protonen för att utvecklas till H 3 + är inget annat än häpnadsväckande, enligt forskarna. Ett neutralt H. 2 molekyl bildas vid jonisering av en organisk molekyl, och den vandrar runt den återstående jonen tills den hittar en sur proton. En gång riktad, det extraherar sedan protonen, och samlar den för att omvandlas till den vanligaste jonen i universum.
"Vi kunde kopiera i vårt labb vad som händer i kosmos när vi talar, "Dantus sa." Att förstå denna mekanism och dess tidsram tar oss ett steg närmare att förstå de kemiska reaktionerna som skapade byggstenarna i livet i universum. "
Framtida forskning kommer att fokusera på effekten av molekylär storlek och struktur på sannolikheten och tidpunkten för roamingkemiska reaktioner.
MSU -forskare som bidrog till denna samarbetsforskning inkluderar:Nagitha Ekanayake, Muath Nairat, Christopher Mancuso, Scott Fales, James Jackson och Benjamin Levine.
Forskare från Kansas State University ingick också i teamet:Balram Kaderiya, Peyman Feizollah, Bethany Jochim, Travis Severt, Ben Berry, Kanaka Raju, Kevin Carnes, Shashank Pathak, Daniel Rolles, Artem Rudenko och Itzik Ben-Itzhak.
