การศึกษา DFT ของการโปรตอนของไซยาโนเจน (NCCN) ในสื่อระหว่างดวงดาว
Rachana Singh, Manisha Yadav, Parmanand Pandey & Alka Misra · Shivani, Aftab Ahamad, Keshav Kumar Singh & Poonam Tandon · Sumit Shrivastava & Rajesh Kumar Gangwar — SSRN · preprint 4425348 · 16 pages
การศึกษา DFT ของการโปรตอนของไซยาโนเจน (NCCN) ในสื่อระหว่างดวงดาว
ไซยาโนเจนที่ถูกโปรตอน (NCCNH⁺) ถูกตรวจพบในสสารระหว่างดาวที่มุ่งหน้าสู่เมฆมืดเย็น TMC-1 และ L483 และในแกนก่อนดาวฤกษ์ L1544 ในงานปัจจุบัน กล่าวถึงการก่อตัวของ NCCNH⁺ ด้วยความช่วยเหลือของโมเลกุลที่ตรวจพบในสื่อระหว่างดวงดาวเป็นหลัก เราเสนอกลไกการเกิดปฏิกิริยาที่เป็นไปได้สี่กลไก ซึ่งศึกษาโดยใช้ทฤษฎีความหนาแน่นเชิงฟังก์ชัน (DFT) โดยใช้ฟังก์ชัน B3P86, B3PW91 และ WB97XD พร้อมชุดพื้นฐาน 6-311G++(2d,2p) มีการศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างหัวรุนแรง-หัวรุนแรงและไอออน-โมเลกุลเพื่อสำรวจความเป็นไปได้ของการก่อตัวของไซยาโนเจนโปรตอน ปฏิกิริยาของอนุมูล CN สองตัวถูกเสนอสำหรับการก่อตัวของ NCCN ซึ่งทำปฏิกิริยาต่อไปกับ H⁺, H₃⁺, N₂H⁺ และ H₂O⁺ เพื่อสร้างรูปแบบโปรตอนของไซยาโนเจน (NCCNH⁺) ในเฟสก๊าซ คำนวณความสัมพันธ์ของโปรตอนและความเป็นพื้นฐานของเฟสก๊าซของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา ทำการวิเคราะห์ HOMO–LUMO สำหรับกลไกต่างๆ
จนถึงปัจจุบันมีการตรวจพบโมเลกุลมากกว่า 270 โมเลกุลในตัวกลางระหว่างดวงดาว โมเลกุลที่ตรวจพบส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ในธรรมชาติ หลายชนิดทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของน้ำตาล กรดอะมิโน นิวคลีโอเบส [1, 2] และโมเลกุลพรีไบโอติกอื่นๆ การสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์รายงานว่าไนไตรล์มีปริมาณมากในตัวกลางระหว่างดวงดาว [3, 4] เปอร์เซ็นต์ที่มากมากของโมเลกุลที่ตรวจพบจนถึงตอนนี้มีหมู่ไนไตรล์ [5] ไม่ว่าจะตรวจพบในเมฆระหว่างดาวเย็น [6] ในเปลือกนอกรอบดาวฤกษ์ที่วิวัฒนาการมาซึ่งมีคาร์บอนอุดมด้วยคาร์บอน [7] หรือในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ [8] มีการเสนอว่าไดไซยาโนโพลิอีนซึ่งประกอบด้วยโครงกระดูกเชิงเส้นที่ไม่อิ่มตัวสูงของอะตอมคาร์บอนที่สิ้นสุดด้วยหมู่ไซยาโนที่แต่ละขอบ (N≡C–(C≡C)ₙ–C≡N) จะมีอยู่ในอวกาศ [9, 10] เนื่องจากไม่มีโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าแบบถาวร จึงไม่สามารถสังเกตไดไซยาโนโพลิอีนในดาราศาสตร์วิทยุได้ ไซยาโนเจน (NCCN) ซึ่งเป็นโมเลกุลสมมาตรที่ง่ายที่สุดที่มีกลุ่มไซยาโนสองกลุ่ม เชื่อกันว่ามีอยู่อย่างมากมายในอวกาศระหว่างดวงดาว [9] การตรวจจับ CNCN (ไอโซไซยาโนเจน) ซึ่งเป็นไอโซเมอร์ที่แพร่กระจายได้ของไซยาโนเจน และไซยาโนเจนในรูปแบบโปรตอนในเมฆ L483 และอาจพบใน TMC-1 [4] สนับสนุนการตรวจจับและความอุดมสมบูรณ์ของ NCCN ในอวกาศระหว่างดวงดาว
NCCNH⁺ ซึ่งเป็นรูปแบบของไซยาโนเจนที่ถูกโปรตอน ถูกระบุครั้งแรกในเมฆมืดเย็น TMC-1 และ L483 [11] โดยมีอัตราส่วนความอุดมสมบูรณ์ NCCNH⁺/NCCN ~ 10⁻⁴ ต่อมามีรายงานว่าพบไซยาโนเจนที่ถูกโปรตอนในแกนพรีสเตลลาร์ L1544 [12] การตรวจจับ NCCNH⁺ เป็นข้อบ่งชี้ที่ดีถึงการมีอยู่ของ NCCN ในเมฆมืด แม้ว่า NCCN จะไม่มีโมเมนต์ไดโพลถาวร แต่รูปแบบที่โปรตอนของมันคือไอออนบวกโมเลกุลเชิงเส้นที่มีขั้วสูง โดยมีโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าอยู่ที่ 6.448 เดบาย [13]
การโปรตอนเป็นกระบวนการที่สำคัญมากในอวกาศระหว่างดวงดาว [14, 15] และแคตไอออนที่ถูกโปรตอนส่วนใหญ่แนะนำให้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการถ่ายโอนโปรตอน รวมถึง NCCNH⁺ [11] ไซยาโนเจนที่มีโปรตอนสามารถเกิดขึ้นได้จากการถ่ายโอนโปรตอนไปยังไซยาโนเจน การศึกษาการก่อตัวของ NCCNH⁺ ได้รับการทดลองจากปฏิกิริยาของ NCCN กับ H₃⁺, N₂H⁺, H₂O⁺, C₂H₃⁺ และ SO₂H⁺ โดยใช้เทคนิคท่อไหลไอออนที่เลือก (SIFT) อัตราการเกิดปฏิกิริยาและความสัมพันธ์ของโปรตอนของ C₂N₂ ยังถูกกำหนดไว้ด้วย [16]
หน้า 1 จาก 16 — แปลจากต้นฉบับภาษาอังกฤษกับ Nerusa