Новости химической науки > Как найти кремний на дальних рубежах космоса?

Кремний, элемент, наиболее распространенный в земной коре, также достаточно распространен и в межзвездном космическом пространстве.

Единственный способ идентификации строения кремнийсодержащих молекул в далеких уголках космоса и понимания особенностей химических процессов, в результате которых эти вещества образовались – изучение электромагнитного излучения молекулы с помощью телескопов соответствующей конструкции.

При изучении космического пространства исследователям из Университета Токио удалось зарегистрировать уникальные спектры электромагнитного излучения двух новых крайне реакционноспособных производных кремния. Как надеются космохимики, результаты их работы могут оказаться полезными для других астрономов, которые пытаются новые молекулы в межзвездных облаках.

Схема проведенного эксперимента. (Рисунок из The Journal of Chemical Physics, 2014 DOI: 10.1063/1.4900740)

С помощью методов спектрометрии исследователи уже смогли идентифицировать строения ряда кремнийсодержащих молекул, присутствующих в газовых облаках, как окружающих некоторые (обычно старые) звезды, так и в межзвездных областях космического пространства. Чаще всего в космическом пространстве кремний содержится в зернах пыли, состоящих из устойчивых силикатов. Тем не менее, в межзвездных газопылевых облаках также были обнаружены и неустойчивые реакционноспособные частицы, например SiCN.

Исследователи из группы Ясуки Эндо (Yasuki Endo) решили выяснить, могут ли в космосе существовать частицы, подобные SiCN, но отличающиеся углеродной цепочкой большей длины. Для того чтобы ответить на такой вопрос нужно было решить нетривиальную задачу – лабораторный синтез подобных соединений. Получить соединения, содержащие кремний и терминальный азот, соединенные двумя и более атомами углерода, необходимо для того, чтобы в лабораторных условиях определить их спектральные характеристики, которые должны облегчить расшифровку спектров межзвездного вещества, представляющих суперпозицию спектров присутствующих там молекул и ионов. То, что различные вещества входят в состав межзвездных газопылевых облаков в разных количествах, очевидно существенно затрудняет поиски «минорных» компонентов этих облаков.

Для получения необходимой спектральной информации Эндо и его коллеги синтезировали частицы SiC₂N и SiC₃N, смешивая газообразные прекурсоры в сверхзвуковой струе и подвергая смесь воздействию электрических импульсов. Затем исследователи зарегистрировали спектры полученных частиц с помощью микроволнового спектрометра с Фурье-преобразованием, причем для корректного отнесения сигналов было проведено квантово-химическое моделирование спектров. Эндо заявляет, что результаты экспериментальных и теоретических исследований позволяют осуществлять поиск SiC₂N и SiC₃N в межзвездном пространстве.

В дальнейшем Эндо и его коллеги планируют использовать полученные результаты для поиска частиц SiC₂N и SiC₃N в газовом облаке, окружающем звезду-гигант IRC+10216. Ранее в этом облаке были обнаружены частицы SiCN.

Эндо полагает, что в случае обнаружения SiC₂N и SiC₃N в астрономических объектах и оценке их количества можно будет получить ценную информацию о механизме формирования подобных частиц и внести новые штрихи в картину, описывающую химический состав нашей Вселенной и условия, в которых происходит образование звезд и планет.

Источник: The Journal of Chemical Physics, 2014 DOI: 10.1063/1.4900740

метки статьи: #аналитическая химия, #квантовая химия, #космохимия, #реакционноспособные частицы