• Виктор
  • Статьи
  • 2 мин. чтения

Умирающие звезды заподозрили в «засеве» космоса углеродными нанотрубками


Туманность Кольцо (NGC 6720, M 57 или Мессье 57) / ©AURA, STScI, NASA / Автор: Александр Литвинов

Описание исследования и результаты экспериментов команда специалистов из Аризонского университета (США) представила 16 июня, на 240-й встрече Американского астрономического общества в Пасадене (Калифорния). Соответствующая полноценная научная работа еще не опубликована, но уже рецензируется журналом Journal of Physical Chemistry A.

Разнообразие аллотропических модификаций углерода — то есть простых веществ одного химического элемента — поистине чудесно. В случае элемента, служащего основой всей органической химии, известно порядка десятка таких форм. И каждая из них радикально отличается от остальных по физическим и химическим свойствам. Следовательно, находит самое разнообразное применение как в природе, так и в человеческой деятельности. Графит и алмаз используются в повседневной жизни людей и в промышленности. Фуллерены и нанотрубки способны стать базой прорывных разработок в медицине, технике и фундаментальных исследованиях.

Формирующиеся в газопылевой туманности фуллерены. Художественное представление / © NASA, JPL-Caltech

Различные аллотропические модификации углерода распространены не только на Земле, но и встречаются в космосе повсеместно. Как возникают графит и алмаз — науке известно, а вот каким образом формируются состоящие из десятков или даже сотен атомов молекулы фуллеренов вне лабораторий — вопрос до сих пор не до конца решенный.

До недавнего времени существовало несколько предполагаемых механизмов образования таких молекул в природе. Один из них три года назад предложил ведущий автор нового исследования Джейкоб Бернал (Jacob Bernal) вместе с коллегами. Ученые обнаружили, что при симуляции условий, которые возникают в образовавшихся вокруг умирающих звезд туманностях, часть атомов углерода образует наиболее распространенные фуллерены — C60.

Эти молекулы еще называют бакиболлами или бакминстерфуллеренами. Они представляют собой шары из 60 атомов углерода, формирующие два десятка шестиугольников и 12 пятиугольников, из которых получается своеобразный мячик. Иногда фуллерены содержат включения других элементов в свою структуру или даже буквально запирают какие-нибудь атомы внутри собственной полости.

Последнее явление позволяет ученым в некоторых случаях узнавать изотопный и химический состав древних атмосфер планет. Хотя C60 — самый распространенный фуллерен, существуют стабильные молекулы и C20, и C70, и даже более чем с сотней атомов углерода.

Просвечивающий электронный микроскоп, при помощи которого возможно наблюдать отдельные атомы / ©University of Arizona

Помимо шара, фуллерены могут принимать довольно разнообразные формы — от луковиц до цилиндров с закругленными торцами. Да, углеродные нанотрубки — тоже фуллерены, просто из-за сильно отличающихся свойств их выделяют в отдельную аллотропическую модификацию.

На основе предыдущего исследования бакиболлов команда Бернала решила проверить гипотезу, согласно которой C60 формируется в окрестностях умирающих звезд не один. Фактически американские ученые повторили свой эксперимент с несколькими модификациями. Одной из них, судя по всему, была более подробная спектроскопия. Поскольку на этот раз удалось обнаружить не только шарообразные фуллерены, но и углеродные нанотрубки. Они формировались при нагреве карбида кремния (SiC) в вакууме до 1050 градусов. Сначала атомы углерода отделялись от кремния и формировали бакиболлы, но уже через минуту эти структуры начинали сворачиваться в цилиндры.

«Отслаивающиеся» от карбида кремния и сворачивающиеся в фуллерены атомы углерода / ©Jacob Bernal, University of Arizona

Во время эксперимента наблюдались нанотрубки длиной порядка трех-четырех нанометров, часто они были многослойными, а самые объемные состояли из четырех вложенных друг в друга цилиндров. Число атомов углерода в этих молекулах легко превышало тысячу штук.

Причем нередко еще до окончания формирования нанотрубки отрывались от поверхности образца из карбида кремния и улетали в окружающее пространство. По мнению исследователей, это может быть основным механизмом, объясняющим наличие цилиндрических фуллеренов в открытом космосе.

Сам по себе феномен сложных молекул углерода в межзвездном пространстве открыли недавно, порядка пяти лет назад. До этого внеземные фуллерены встречались лишь на метеоритах. Предполагается, что бакиболлы и нанотрубки должны в заметных количествах находиться на кометах и астероидах.

Проверить эту гипотезу у команды Бернала получится в следующем году, когда на Землю прибудет капсула с образцом вещества (101955) Бенну, который собрал аппарат OSIRIS-REx. Аризонский университет в лице Lunar and Planetary Laboratory выступает ключевым партнером миссии, отвечая за научные исследования и обработку полученных данных.


Source: https://oaoo.ru/nauka/ymiraushie-zvezdy-zapodozrili-v-zaseve-kosmosa-yglerodnymi-nanotrybkami.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

Почему во Вселенной нет антивещества? Ответ может дать космологический коллайдер

Карта температур реликтового излучения, синий и красный цвета отражают разницу температуры в 18 миллионных долей градуса. Для объяснения...

Физики показали, как пингвины-эгоисты достигают коллективного оптимума

Пингвины как активные частицы в скалярном поле. / © HHU / Alexandra V. Zampetaki / Автор: Артем Фомин...

Землетрясение в Спитаке

Фото: Adam Jones from Kelowna, BC, wikimedia.org / Автор: Михаил Григорьев На исходе утра 7 декабря 1988 года...

Магнитное поле помогло лазерам сжать капсулу с термоядерным топливом

Измеренное распределение плотности плазмы в момент сжатия в отсутствие магнитного поля (слева) и после приложения к капсуле поля...

Скорость вращения Земли, причины ее изменения и что нам об этом известно

Анимация из кадров, сделанных аппаратом «Электро-Л №2» (GOMS-3) / ©«Роскосмос», Научный Центр оперативного мониторинга Земли (НЦ ОМЗ) /...

Черные дыры могут существовать в парах на безопасном расстоянии друг от друга и не сталкиваться

Две черные дыры могут удерживаться на фиксированном расстоянии друг от друга, когда их гравитация (красные стрелки) компенсируется расширением...

Температура пленки мыльных пузырей оказалась ниже, чем окружающего воздуха

©Boulogne et al., 2022 / Автор: Godefridus Victorinus Заполненные газом пузырьки — не просто детское развлечение. Они возникают...

Новая теория квантовой гравитации утверждает, что ни один объект не имеет точно определенной массы

Художественная версия рисунка из первой статьи авторов новой гипотезы. На нем, крайне схематично, изображен эксперимент, в котором тяжелые...

Инженер из США придумал, как создать прототип варп-двигателя в микрометровом масштабе

Схема эксперимента-прототипа варп-двигателя с полостью Казимира в центре / ©Limitless Space Institute / Автор: Михаил Григорьев Научная статья,...

Лазерный тандем объединит кильватерные ускорители электронов в коллайдер

Художественная интерпретация лазерного кильватерного ускорения и его схема. Оранжевым показан лазерный импульс, красным – ускоряемые электроны, а высота...

Исследователи нашли потенциальный способ передачи звука в космосе

Эффект «вакуумного туннелирования фононов» в представлении художника / ©University of Jyväskylä / Автор: Messiena Lucretius Звук — упругие...

Ученые раскрыли секрет свинга в джазе

Ученые раскрыли секрет свинга в джазе / ©Getty images / Автор: Lampronia Auxilius Свингом называют особый джазовый ритмический...

Физики научились плести нити из нанотрубок

©Jeff Fitlow, Rice University / Автор: Visellia Orfius Углеродные нанотрубки представляют собой полые сверхтонкие структуры со стенками толщиной...

В России научились производить собственные мощные клистроны

Прототип разработанного в ИЯФ СО РАН клистрона успешно прошел двухмесячные тесты на стенде / ©Егор Быковский / Автор:...

Новый материал позволит физикам ловить гравитационные волны ежедневно

Стекло с нанесенным покрытием из оксидов титана и германия / © Caltech / Автор: Иван Беляев С момента...

Ученые втрое понизили давление высокотемпературного сверхпроводящего перехода легких гидридов

Камера с алмазной наковальней, в которой физики исследовали образец кристалла / Snider, Dias et al., Nature, 2020 /...

Физики решили парадокс Леонардо, описавшего странное движение пузырьков

©Elīna Baltiņa, Flickr / Автор: Ирина Мельникова Художник, инженер и скульптор Леонардо да Винчи стал одной из самых...

Крошечные подводные дюны могут рассказать о формировании рельефа Марса

© Flickr / Автор: Дмитрий Жуков Ученые из Университета Кампинас (Бразилия) и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) подробно...

Производство на потоке: целый миллиард кубитов в секунду

Представление кубитов на сфере Блоха. / © Констанцкий университет / Автор: Pinaria Caprarius Хотя потенциал квантовых вычислений не...

Это прорыв — созданы надежные кубиты в ультрахолодных полярных молекулах

Экспериментальная установка / © Gregory et al. / Автор: Владимир Богданов Одно из существенных ограничений при создании квантового...