Молекулен хамелеон в космоса

Поведение на молекулярни молекули, дешифрирани в междузвездни облаци

Междузвездна мъглявина (мъглявина Персей) НАСА / JPL-Caltech / L. Сиеза (Тексаски университет в Остин)
чете на глас

Химиците озадачават как водородните атоми се движат в междузвездните облаци на космоса. Използвайки комбинация от симулации и експерименти с молекулярна динамика, те откриха как се влияе движението на атома, когато водородът е заменен от неговия тежък брат дейтерий. Резултатите вече са публикувани в списанието "Природна химия".

В повечето молекули всички атоми имат своите фиксирани места, но има изключения: Определена форма на метан, която се среща между другото в междузвездната облачност на космоса, има допълнителен протон. В този протониран метан (СН5 +) пет водородни атома са в постоянно движение около въглеродно ядро. Това движение не е напълно случайно, но за предпочитане водородните атоми са сортирани в група от два (H2) и триплет (CH3).

Любимо място и ядрен обмен

По-малко известно беше поведението на такива молекули, когато един или повече водородни атоми се заменят с деутерий, изотоп на водород. Точно това екип изследователи от Ruhr-Universität Bochum (RUB) разваляха за професор Доминик Маркс в сътрудничество с Института по физика на Университета в Кьолн и Института на FOM

Физика на плазмата в Rijnhuizen (Холандия). Те изследвали любимите места на деутерий и водород в молекулата.

За да намерят любимите си места, учените постепенно разменят водородните атоми за деутерий и записват за всеки изотоп инфрачервен спектър, който предоставя информация за движенията в молекулата. За тази цел молекулите се държат в магазин за йони, охлажда се до ниски температури и се осветява с инфрачервен лазер на Института по физика на плазмата на FOM. показ

Йонно съхранение с ниска температура с инфрачервен спектър (от CD4H +) © RUB

Деутерият предпочита "триножник"

Така получените спектри се различават значително за различните молекулни варианти. Проста симулация според законите на класическата механика не беше достатъчна, тъй като трябваше да се вземе предвид квантовата природа на ядрата. Само чрез специални компютърни симулации на химиците от Бохум беше възможно да се интерпретират тези данни. По този начин, изследователите успяха да покажат, че деутерият за предпочитане присъства в "три-ен" и водородът е за предпочитане в двучленната група на молекулата.

Резултатите на химиците от Бохум и техните партньори за сътрудничество не се ограничават до протониран метан и неговия изотополог. Тъй като има цял клас молекули, в които атомите обменят места, новите данни ще помогнат, дори техните тайни на пистата

да дойде.

(Рур-университет Бохум, 02.03.2010 г. - НПО)