Международный коллектив ученых предложил последовательность преобразований, ведущих к образованию сначала молекул трифенилена, а затем — к частицам сажи, графена и углеродным наночастицам, входящим в состав космической пыли. Результаты исследования опубликованы в журнале ChemPhysChem.
Трифенилен является ключевым элементом, вокруг которого формируются более крупные графеноподобные структуры. Его молекулы постепенно «слипаются» в слои. Последние, сталкиваясь с друг с другом, соединяются в частицы сажи и углеродной пыли.
Молекула трифенилена
Эту гипотезу подтвердили квантовомеханические расчеты, проведенные коллективом ученых Самарского университета. Целью исследований было изучение механизмов образования вредных веществ в камерах сгорания, к которым относятся полиароматические углеводороды (ПАУ), наночастицы и сажа.
«По сути, мы нашли один из стартовых механизмов реакций, запускающих процесс образования наночастиц, сажи и углеродной пыли как в камерах сгорания двигателей, так и в молекулярных облаках галактик», — говорит руководитель лаборатории «Физика и химия горения» Самарского университета, профессор Международного университета Флориды Александр Мебель.
Расчеты показали, что процесс формирования трифенилена может протекать не только в пламенах при высоких температурах, но и в условиях сверхнизких температур в межзвездном пространстве (около 10К), запуская механизм роста плоских полициклических ароматических углеводородов вплоть до наноразмерных частиц. Кроме того, как показывает анализ частиц сажи и залетевших на Землю из космоса углистых хондритов, в их составе содержится весь спектр частиц: начиная от простейших ПАУ и заканчивая наночастицами графена.
«Наша работа вызвала широкий интерес у научного сообщества не только потому, что мы нашли механизм образования молекулы трифенилена, но и определили все кинетические константы процессов, задействованных в этой реакции», — добавил Александр Мебель.
И потому полученные в ходе исследования данные, уверен профессор Международного университета Флориды, будут востребованы как инженерами-разработчиками для создания экологичных камер сгорания авиационных и автомобильных двигателей, работающих на углеводородных топливах, так и учеными, которые исследуют процессы формирования различных галактических макроструктур из атомно-молекулярных скоплений.
На фото: структуры космической пыли и газа, получившие название “Столпы творения”
