"Космическая" молекула открывает свои секреты

13 января 2006

Печать Печать

"Космическая" молекула открывает свои секреты Исследователи из Объединенного института JILA провели эксперимент по выявлению необычных свойств уникальной молекулы протонированного метана, которая более 50 лет является объектом исследования для ученых всего мира.

Считается, что структурно-нежесткие молекулы протонированного метана можно наблюдать в изобилии только в открытом космосе. Эксперимент по получению высокой концентрации охлажденных полиморфных молекул поможет выяснить, какие процессы и химические реакции происходят в межзвездных облаках. Протонированный метан привлекает внимание ученых еще и потому, что относится к классу так называемых суперкислот. Эти вещества в миллионы раз сильнее обычных кислот и могут найти широкое применение в индустрии будущего.

Большинство известных молекул имеет фиксированную трехмерную структуру. В структурно-нежесткой молекуле протонированного метана (CH5+) наблюдается совершенно иная картина: к атому углерода присоединены сразу пять атомов водорода, один из которых ионизирован, то есть содержит только положительно заряженный протон. Эти пять протонов непрерывно "борются" за четыре электронные связи, в результате чего молекула все время вибрирует, вращается и переходит в различные трехмерные состояния с практически идентичными уровнями энергии.

Химики десятилетиями пытались объяснить и описать этот процесс и выдвинули множество гипотез. Однако проверить теорию с помощью экспериментов было очень сложно. Метод, разработанный исследователями Объединенного института (JILA) Национального института стандартов и технологий (NIST) и Колорадского университета в Боулдере под руководством доктора Дэвида Несбитта (David Nesbitt), позволяет синтезировать в лабораторных условиях структурно-нежесткие молекулы в больших концентрациях и детально исследовать их свойства - в частности, поглощение молекулами различных длин волн инфракрасного диапазона, сообщает Sciencedaily. Предполагается, что анализ спектров поглощения предоставит информацию о движении ядер, химических связях и структуре протонированной молекулы.

Суть метода состоит в следующем: метан под большим давлением и при высокой температуре помещается в вакуумную среду, где его молекулы охлаждаются до температуры 10К. Затем молекулы проходят через миллиметровое отверстие, где подвергаются воздействию электрического тока. В результате образуется большое количество ионов, которые необходимо окружить электронными облаками, чтобы нейтрализовать заряд газовой смеси. Ученые облучают охлажденные ионы инфракрасным лазером и получают спектры поглощения. Охлаждение ионов значительно упрощает получаемые спектры и процедуру их анализа и в то же время сохраняет важную для ученых информацию. Исследователям из JILA удалось установить баланс между простотой и информативностью метода. Предыдущие эксперименты предоставляли либо неинформативные, либо чрезмерно сложные для анализа спектры.

По словам д-ра Несбитта, протонированный метан все еще хранит свои секреты, и дальнейшие исследования будут посвящены детальному изучению структуры этой необычной вращающейся молекулы.
  • 199
комментарии

Только зарегистрированные пользователи могут добавлять комментарии. Войдите, пожалуйста.