En ny metode til fremstilling af protoneret brint

En forskergruppe ledet af prof. Matthias Kling fra Max Planck Institute for Quantum Optics (MPQ) og Ludwig-Maximilian University i München (LMU), i samarbejde med det amerikanske universitet i Sharjah, har opdaget en ny metode til fremstilling af protoneret brint (H ⁺ ₃ ). Ved hjælp af højintensive laserimpulser, de var i stand til at udløse en reaktion mellem vandmolekyler på overfladen af ​​nanopartikler, hvilket resulterede i dannelsen af ​​trihydrogenioner. Dette scenarie efterligner forholdene i det ydre rum, hvor støv/is-partikler udsættes for stråling, der er energisk nok til at fremkalde dannelsen af ​​trihydrogenioner.

Forholdene i det ydre rum kan kun beskrives som ekstreme. Temperaturen er ekstremt lav, og strålingen er uafbrudt. Det er helt sikkert et forbudt miljø for organismer som os - men det kan meget vel have spillet en positiv rolle i fremkomsten af ​​liv på vores planet. For eksempel, en protoneret form for brint er blevet påvist blandt de molekyler, der er så tyndt fordelt i de store udstrækninger af kosmos. Dette ioniserede molekyle, H ⁺ ₃ (også kendt som trihydrogenion) består af tre protoner og to elektroner, og har form af en ligesidet trekant. På grund af sin meget reaktive natur, protoneret brint fremmer dannelsen af ​​mere komplekse kulbrinter. Det betragtes derfor som en vigtig katalysator for syntesen af ​​organisk, kulstofbaserede molekyler, der danner grundlaget for livet, som vi kender det.

Indtil nu, H ⁺ ₃ er kun blevet syntetiseret på Jorden fra præformede organiske forbindelser eller i højt energiserede brintplasmaer. Laserfysikere har nu opdaget en ny rute for syntesen af ​​H ⁺ ₃ på nanopartikler - i et system, der effektivt reproducerer forhold, hvorunder molekylet kan dannes i rummet. Deres resultater giver således ny indsigt i dannelsen af ​​trihydrogenioner under udenjordiske forhold.

I forsøgene, vandmolekyler adsorberet på overfladen af ​​siliciumdioxidnanopartikler blev bestrålet med ekstremt kraftige, ultrakorte femtosekund laserimpulser, i det væsentlige efterligner effekten af ​​den højenergistråling, som støv/ispartikler udsættes for i det ydre rum. Laserlyset resulterede i ionisering og efterfølgende spaltning af vandmolekylerne på nanopartiklerne. Denne sekvens af begivenheder muliggjorde igen trihydrogenkationen H ⁺ ₃ at blive produceret via en reaktion mellem par af vandmolekyler. "Vores eksperimenter viser, at produktionen af ​​H ⁺ ₃ på isbelagte støvpartikler kan finde sted i fravær af andre faktorer. Denne opdagelse vil hjælpe os til at forstå, hvordan dannelsen af ​​komplekse molekyler drives under de forhold, der findes i det ydre rum, siger Matthias Kling.