Los investigadores planean sintetizar una clase de compuestos químicos para determinar si son un componente importante para la formación de galaxias.
El equipo del Imperial College London ha recibido financiación inicial del Instituto de Ciencia e Ingeniería Molecular (IMSE) para seguir adelante con un nuevo proyecto. El objetivo es utilizar química sintética para preparar varios hidrocarburos aromáticos aza-policíclicos (aza-PAH) que se proponen formar parte del medio interestelar. Los compuestos objetivo son muy raros en la Tierra y podrían ser la clave para comprender más sobre el nacimiento de las estrellas. y la formación de sistemas solares y galaxias.
Profesor Mark Sephton, Jefe del Departamento de Ciencias e Ingeniería de la Tierra, junto con el Dr. Wren Montgomery, también del departamento, se asocian con el Dr. Matthew Fuchter, del Departamento de Química de Imperial. Este grupo es uno de los primeros junto con otros seis nuevos proyectos de investigación que recibirán financiación de la iniciativa de financiación inicial de prueba de concepto del IMSE.
Colin Smith se reunió con los doctores Montgomery y Fuchter para aprender más sobre los aza-PAH y lo que sintetizarlos en el laboratorio podría significar para nuestra comprensión del universo.
Dr. Wren Montgomery, Departamento de Ciencias e Ingeniería de la Tierra
¿Qué son los aza-PAH?
Estos consisten en anillos de átomos de carbono junto con algunos átomos de nitrógeno. Los científicos los clasifican como "más pequeños" o "más grandes" según la cantidad de anillos de carbono que contienen.
¿Dónde se encuentran?
En la tierra, Los aza-PAH más pequeños (dos o tres anillos) son contaminantes asociados con el asfalto y el alquitrán.
Afuera en el universo más amplio Se cree que los aza-PAH más grandes (siete anillos o más) son una parte clave del medio interestelar (ISM). Esta es la materia que existe en el espacio entre los sistemas estelares de las galaxias. Esta materia incluye gas en iónico, atómico, y formas moleculares, así como polvo y rayos cósmicos. Llena el espacio interestelar y se mezcla suavemente con el espacio intergaláctico circundante.
Los científicos creen que los aza-PAH más grandes son ingredientes importantes en el ISM, pero hasta ahora no ha sido posible obtener suficientes muestras puras de estos en la Tierra para tomar medidas en un laboratorio para determinar si esta hipótesis es correcta.
¿Cómo nos ayudará esta financiación inicial a aprender más sobre ellos?
Estamos planeando crear aza-PAH sintéticos en el laboratorio y estudiarlos usando un dispositivo llamado Espectroscopía Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR), que utiliza luz en el espectro infrarrojo para estudiar moléculas en detalle.
En la actualidad, los astrónomos utilizan instrumentos infrarrojos para estudiar el ISM. Planeamos hacer una comparación directa entre nuestras muestras sintetizadas y el ISM real. Esto nos ayudará a revelar la naturaleza y distribución de los componentes orgánicos del cosmos y sus sistemas planetarios.
También planeamos estudiar aza-PAH en entornos de alta presión. Esto nos ayudará a comprender cómo son alterados o posiblemente destruidos por los procesos de formación de estrellas y planetas.
Si crea con éxito aza-PAH en el laboratorio, ¿qué nos podría decir sobre el universo?
Primeramente, Tener una muestra puede verificar los modelos existentes desarrollados por los científicos y decirnos si los aza-PAH están presentes en el ISM.
Si están presentes, entonces su comportamiento bajo alta presión nos dirá algo sobre lo que les sucede cuando la nube molecular se condensa y forma planetas. Son muy escasos en la Tierra hoy, así que tal vez nuestro trabajo pueda arrojar algo de luz sobre dónde se han ido.
¿Cuáles son algunos de los desafíos de este proyecto?
Esta clase de compuesto químico será muy difícil de "fabricar" en el laboratorio. Abordaremos nuevos caminos en términos de cómo trabajamos con Mark Fuchter en el Departamento de Química de Imperial. Uno de los grandes desafíos para nosotros será encontrar la manera de que nuestras dos ciencias diferentes se "comuniquen" entre sí para que podamos lograr nuestras metas. Será un proceso muy emocionante y creativo.
Dr. Matthew Fuchter, Departamento de Química
¿Qué cualidades únicas aportarás a este proyecto?
Mi grupo tiene experiencia en química sintética:la capacidad de construir moléculas más complejas a partir de precursores simples.
En particular, Hemos desarrollado métodos para construir compuestos aromáticos policíclicos, una clase molecular objetivo clave para nuestra investigación, y así tenemos los antecedentes correctos para intentar construir las moléculas objetivo necesarias para este proyecto.
¿Por qué es importante esta financiación inicial?
Estas moléculas objetivo nunca se han fabricado en cantidades suficientes para que los científicos las caractericen completamente. por lo que su síntesis y estudio sería una primicia mundial.
¿Existen otras aplicaciones para esta investigación?
Fuera de los objetivos específicos de este proyecto, los compuestos químicos deberían tener otras aplicaciones interesantes. Por ejemplo, podrían usarse en la construcción de dispositivos electrónicos orgánicos. Un ejemplo clave de la tecnología electrónica orgánica actual son los diodos emisores de luz, que se utilizan actualmente en pantallas de teléfonos inteligentes.
Mi grupo, junto con colaboradores del Departamento de Física de Imperial, tiene un programa de investigación en curso, que se refiere al uso de nuevas moléculas aromáticas condensadas en dispositivos y materiales novedosos. Por lo tanto, este proyecto, además, podría sembrar otras nuevas direcciones de investigación para mis colaboradores y para mí.
¿Cuáles son los beneficios de estar alineado con el IMSE?
Uno de los objetivos clave de IMSE es fomentar nuevas colaboraciones entre las cuatro facultades de Imperial en torno a ambiciosos proyectos de grandes desafíos. A través de su plan de financiación inicial, Marcos, Wren y yo hemos establecido una nueva colaboración entre departamentos con fortalezas complementarias para trabajar en una emocionante, Área de nuevo proyecto integrado.
