Российские ученые представили доказательства одностадийного радиационно-индуцированного образования бензола, ацетонитрила и других органических молекул из более простых соединений при сверхнизких температурах. Полученные данные раскрывают механизм формирования органических соединений в космической среде, важный для понимания истории Вселенной. Результаты исследования опубликованы в журналах Radiation Physics and Chemistry, Physical Chemistry Chemical Physics и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Ионизирующее излучение может передавать большие порции энергии отдельным молекулам, ускоряя химические реакции. Подобные процессы происходят в космическом пространстве, где молекулы расположены далеко друг от друга. Кроме того, астрохимические процессы протекают при очень низких температурах, что затрудняет их исследование. Однако эти реакции представляют огромный интерес для ученых, так как в их результате образуется межзвездное вещество, в том числе полициклические, ароматические формы углерода и органические вещества, входящие в состав живых организмов на Земле.
Некоторые ученые исследуют реакции, протекающие при облучении низкотемпературных смесей воды или оксидов углерода с другими молекулами, напоминающих реальные кристаллы космического пространства. Сотрудники лаборатории химии высоких энергий кафедры электрохимии химического факультета МГУ избрали другую стратегию. Они пытаются выделить элементарные звенья молекулярной организации астрохимических процессов, в роли которых могут выступать отдельные агрегаты или комплексы молекул. Исследователи изолируют эти комплексы при очень низких температурах в инертных средах, а потом действуют на них излучением.
С использованием этого новаторского метода авторам удалось описать механизм образования бензольного кольца из тримеров ацетилена, ацетонитрила и изоацетонитрила из комплексов метана и цианистого водорода, ряда кислородсодержащих органических молекул из комплексов ацетилена с оксидом углерода.
«В следующей работе мы выяснили механизм образования ацетонитрила и его изомера изоацетонитрила из комплексов простых и распространенных молекул: метана и цианистого водорода, — прокомментировал руководитель исследования Владимир Фельдман. — Понимание механизма имеет большое значение, поскольку ацетонитрил может быть предшественником биологических молекул, в частности аминокислот. В то же время образование в космическом пространстве самого ацетонитрила было не очень понятно».
Новый подход можно использовать для установления механизмов реакций низкотемпературного органического синтеза, а также прогнозирования радиационной стойкости материалов. В будущем авторы планируют описать механизм образования более сложных органических молекул: ароматических полициклов, гетероциклов и аминокислот. Знание о механизме образования аминокислот может помочь в решении проблемы хиральности — преобладания в биосфере определенных изомеров биологически активных молекул.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
