Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Кайзер Ральф Инго США, Германия
Номер договора
075-15-2021-597
Период реализации проекта
2021-2023
25
Количество специалистов
16
научных публикаций
Общая информация

Лаборатория предлагает новую стратегию в решении проблемы возникновения и эволюции СОМ в нашей Галактике, предусматривающую, с одной стороны, выдвижение лабораторной астрофизики на передний план в ходе объединенных исследований в разных областях науки, включая лабораторную астрофизику, химическую динамику, спектроскопию, теорию, моделирование и астрономические наблюдения, и, с другой стороны, в построении решения проблемы от элементарных реакций к сложным макропроцессам.

Название проекта: Происхождение и эволюция органических молекул в нашей Галактике


Цели и задачи

Главными задачами лаборатории являются открытие путей формирования сложных органических соединений (СОМ), наблюдаемых в нашей Галактике, и применение полученных результатов для понимания химической эволюции Солнечной системы и разгадки того, как жизнь могла зародиться на Земле. Это будет достигаться исследованием механизмов образования СОМ, состоящих из атомов С, Н, О и N, в низкотемпературных льдах, обволакивающих космические наночастицы (песчинки) в разработанной новейшей установке "Криогенные поверхностные процессы" (КПП), воспроизводящей условия межзвездной среды. Покрытые льдом наночастицы играют критическую роль в процессах образования звезд и солнечных систем, а также служат в качестве постоянно действующей фабрики СОМ, генерируемых неравновесными реакциями на поверхности, индуцированными космическим излучением. Так как эти частицы являются одним из основных исходных материалов для солнечных систем, раскрытие происхождения COM в них необходимо для понимания фундаментальных процессов, создавших биорелевантные молекулы (и их прекурсоры) в нашей Солнечной Системе.

Ключевые задачи:

  1. Проектирование, построение и запуск КПП нового поколения;
  2. Построение единой концепции фундаментальных процессов роста молекулярной массы, ведущих к основным классам органических соединений во внеземных льдах на основе экспериментальных данных, полученных в проекте;
  3. Апробирование механизмов образования СОМ в молекулярных облаках и областях звездообразования путем сравнения с результатами астрохимического моделирования и астрономических наблюдений.

Практическое значение исследования

Планируемые результаты:

  1. Фундаментальные закономерности радиационно-индуцированных физико-химических процессов в низкотемпературных межзвездных льдах.
  2. Механизмы роста органических соединений в межзвездных льдах.
  3. Уточненная концепция эволюции органических соединений в космосе.
научные результаты

 

Предложен радикальный механизм образования молекул 1- и 2-пропанола, cis- и trans-пропенола и циклопропанона во льдах, содержащих метан, воду, метанол и моноксид углерода. Найденные профили поверхностей потенциальной энергии (ППЭ) показали, что реакционные пути ведущие к этим продуктам содержат энергетические барьеры которые может быть преодолены за счет энергии полученной реагентами в ходе взаимодействия с космическим излучением.

Предложен и экспериментально подтвержден новый, ранее неизвестный путь образования молекулы антрацена (C14H10) через динамику возбужденного состояния на триплетной поверхности посредством циклоприсоединения с участием двух бензильных радикалов, который представляет собой фундаментальный сдвиг в современной парадигме синтеза многокольцевых структур в газовой фазе, расширяя наше понимание происхождения и эволюции углеродистого вещества во Вселенной.

Обработкой данных спектрального обзора радиотелескопа Onsala Space Observatory (Швеция), с помощью вновь разработанной методики составных спектров, обнаружены сложные органические молекулы CH3C3N и C2H5OOCH в области звездообразования W51e1/e2, а также CH3OH, CH3CCH, CH3CHO, CH3OCHO, NH2CHO, CH3OCH3, CH3CH2OH, HC5N и CH2CHCN в области звездообразования DR21OH.

Внедрение результатов исследования
 

Обнаруженные в лабораторных исследованиях сложные органические молекулы будут служить целеполаганием в разработке аналитических приборов для будущих космических миссий, предназначенных для определения состава объектов Солнечной системы.


Образование и переподготовка кадров
 

Проведены VII и VIII молодежные летние научные школы «Современная квантовая химия – методы и приложения» (International Summer School “Modern Quantum Chemistry Methods in Applications”».

Защита кандидатской диссертации аспиранта Першина Андрея Александровича «Методы определения констант скоростей излучательных и столкновительных процессов в газовых смесях с кислородом», 2021 г.

сотрудничество

Гавайский университет (США): проведение совместных экспериментальных исследований.

Международный университет Флориды (США): совместные теоретические исследования.

Самарский университет: совместные исследования, студенческие обмены, совместные научные мероприятия.


Скрыть Показать полностью
Kalenskii S. V., Kaiser R. I., Bergman P., Olofsson A. H., Degtyarev K. D., & Golysheva P.
Spectral-line Survey of the Region of Massive Star Formation W51e1/e2 in the 4 mm Wavelength Range. The Astrophysical Journal, 2022, 932(1), 5.
He C., Goettl S.J., Yang Z., Kaiser R.I., Nikolayev A.A., Azyazov V.N., & Mebel A.M.
Gas-Phase Preparation of Subvalent Germanium Monoxide (GeO, X1Σ+) via Non-Adiabatic Reaction Dynamics in the Exit Channel. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2022, 13, 4589-4597.
Красноухов В.С., Пивоваров П.С., Загидуллин М.В., Азязов В.Н., Мебель А.М., Морозов А.Н.
Формирование двухкольцевых полициклических ароматических углеводородов при рекомбинации бензил и пропаргил радикалов в условиях околозвездных оболочек звезд асимптотической гигантской ветви, Астрономический журнал, том 99, № 9, с. 1–17, 2022.
Yang Z., He C., Goettl S., Kaiser R. I., Azyazov V. N., & Mebel A. M.
Directed Gas-Phase Formation of Aminosilylene (HSiNH2; X1A′): The Simplest Silicon Analogue of an Aminocarbene, under Single-Collision Conditions. Journal of the American Chemical Society, 2021, 143(35), 14227-14234.
He C., Doddipatla S., Yang Z., Goettl S. J., Kaiser R. I., Azyazov V.N., ... & Millar T.J.
Gas-phase Synthesis of Silaformaldehyde (H2SiO) and Hydroxysilylene (HSiOH) in Outflows of Oxygen-rich Asymptotic Giant Branch Stars. The Astrophysical Journal Letters, 2021, 921(1), L7.
Yang Z., Doddipatla S., Kaiser R.I., Krasnoukhov V.S., Azyazov V.N., Mebe A.M.
Directed Gas Phase Formation of the Elusive Silylgermylidyne Radical (H3SiGe, X2A''). ChemPhysChem, 2021, 22, 184-191.
Yang Z., Doddipatla S., Kaiser R.I., Nikolayev A.A., Azyazov V.N., & Mebel A.M.
On the Synthesis of the Astronomically Elusive 1-Ethynyl-3-Silacyclopropenylidene (c-SiC4H2) Molecule in Circumstellar Envelopes of Carbon-rich Asymptotic Giant Branch Stars and Its Potential Role in the Formation of the Silicon Tetracarbide Chain (SiC4). The Astrophysical Journal Letters, 2021. 908(2), L40.
Kaiser R., Zhao L., Lu W., Ahmed M., Krasnoukhov V.S., Azyazov V.N., & Mebel A.M.
Unconventional excited-state dynamics in the concerted benzyl (C7H7) radical self-reaction to anthracene (C14H10). Nature communications, 2022, 13(1), 1-8.
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория астрофизики объектов с экстремальным энерговыделением

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого - (СПбПУ)

Науки о космосе и космические исследования

Санкт-Петербург

Павлов Георгий Георгиевич

США, Россия

2010-2012

Комплексная лаборатория исследования внеземных территорий

Московский государственный университет геодезии и картографии - (МИИГАиК)

Науки о космосе и космические исследования

Москва

Оберст Петер Юрген

Германия

Карачевцева Ирина Петровна

Россия

2010-2012

Лаборатория «Исследования и разработка космических высокоимпульсных высокочастотных плазмодинамических электроракетных ионных двигателей»

Московский авиационный институт (НИУ) - (МАИ)

Науки о космосе и космические исследования

Москва

Лёб Хорст Вольфганг Йозеф Адам

Германия

Могулкин Андрей Игоревич

Россия

2010-2014