Os pesquisadores estão planejando sintetizar uma classe de compostos químicos para determinar se eles são um importante bloco de construção para fazer galáxias.

A equipe do Imperial College London recebeu financiamento inicial do Instituto de Ciência e Engenharia Molecular (IMSE) para avançar com um novo projeto. O objetivo é usar a química sintética para preparar vários hidrocarbonetos aza-policíclicos aromáticos (aza-PAHs) que são propostos para fazer parte do meio interestelar. Os compostos-alvo são muito raros na Terra e podem ser a chave para entender mais sobre o nascimento de estrelas, e a formação de sistemas solares e galáxias.

Professor Mark Sephton, Chefe do Departamento de Ciências da Terra e Engenharia, junto com o Dr. Wren Montgomery, também do departamento, estão se unindo ao Dr. Matthew Fuchter, do Departamento de Química do Imperial. Este grupo é um dos primeiros, junto com seis outros novos projetos de pesquisa para receber financiamento da iniciativa de financiamento inicial de prova de conceito do IMSE.

Colin Smith conversou com os Drs. Montgomery e Fuchter para aprender mais sobre aza-PAHs e o que sintetizá-los no laboratório poderia significar para nossa compreensão do universo.

Dr. Wren Montgomery, Departamento de Ciências da Terra e Engenharia

O que são aza-PAHs?

Estes consistem em anéis de átomos de carbono junto com alguns átomos de nitrogênio. Os cientistas os classificam como "menores" ou "maiores", dependendo do número de anéis de carbono que contêm.

Onde eles são encontrados?

Na terra, Aza-PAHs menores (dois a três anéis) são poluentes associados ao asfalto e ao alcatrão.

No universo mais amplo, Acredita-se que aza-PAHs maiores (sete anéis ou mais) sejam uma parte essencial do meio interestelar (ISM). Esta é a matéria que existe no espaço entre os sistemas estelares das galáxias. Este assunto inclui gás iônico, atômico, e formas moleculares, bem como poeira e raios cósmicos. Ele preenche o espaço interestelar e se mistura suavemente com o espaço intergaláctico circundante.

Os cientistas acreditam que maiores aza-PAHs são ingredientes importantes no ISM, mas não foi possível obter amostras puras suficientes destes na Terra para fazer medições em um laboratório para determinar se essa hipótese está correta.

Como esse financiamento semente nos ajudará a aprender mais sobre eles?

Estamos planejando criar aza-PAHs sintéticos em laboratório e estudá-los usando um dispositivo chamado Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), que usa luz no espectro infravermelho para estudar moléculas em detalhes.

Atualmente, astrônomos usam instrumentos infravermelhos para estudar o ISM. Planejamos fazer uma comparação direta entre nossas amostras sintetizadas e o ISM real. Isso nos ajudará a revelar a natureza e a distribuição dos blocos de construção orgânicos do cosmos e seus sistemas planetários.

Também planejamos estudar aza-PAHs em ambientes de alta pressão. Isso nos ajudará a entender como eles são alterados ou possivelmente destruídos pelos processos de formação de estrelas e planetas.

Se você criar aza-PAHs com sucesso no laboratório, o que isso pode nos dizer sobre o universo?

Em primeiro lugar, ter uma amostra pode verificar os modelos existentes desenvolvidos por cientistas e nos dizer se aza-PAHs estão ou não presentes no ISM.

Se eles estiverem presentes, então, seu comportamento sob alta pressão nos dirá algo sobre o que acontece com eles quando a nuvem molecular se condensa e forma planetas. Eles são muito raros na Terra hoje, então, talvez nosso trabalho possa lançar alguma luz sobre para onde eles foram.

Quais são alguns dos desafios deste projeto?

Essa classe de composto químico será muito difícil de "fabricar" em laboratório. Estaremos cobrindo novos caminhos em termos de como trabalhamos com Mark Fuchter no Departamento de Química do Imperial. Um dos grandes desafios para nós será encontrar uma maneira de nossas duas diferentes ciências "falarem" uma com a outra para que possamos alcançar nossos objetivos. Será um processo muito estimulante e criativo.

Dr. Matthew Fuchter, Departamento de Química

Que qualidades únicas você trará a este projeto?

Meu grupo tem experiência em química sintética:a capacidade de construir moléculas mais complexas a partir de precursores simples.

Em particular, nós desenvolvemos métodos para construir compostos aromáticos policíclicos - uma classe molecular alvo chave para nossa pesquisa - e então temos a base correta para tentar construir as moléculas alvo necessárias para este projeto.

Por que esse financiamento de semeadura é importante?

Essas moléculas-alvo nunca foram feitas em quantidades suficientes para serem totalmente caracterizadas pelos cientistas, assim, sua síntese e estudo seriam os primeiros no mundo.

Existem outras aplicações para esta pesquisa?

Fora dos objetivos específicos deste projeto, os compostos químicos deveriam ter outras aplicações interessantes. Por exemplo, eles poderiam ser usados ​​na construção de dispositivos eletrônicos orgânicos. Um exemplo chave da tecnologia eletrônica orgânica atual são os diodos emissores de luz, que são usados ​​atualmente em telas de smartphones.

Meu grupo, junto com colaboradores do Departamento de Física Imperial, tem um programa de pesquisa em andamento, que diz respeito ao uso de novas moléculas aromáticas condensadas em novos dispositivos e materiais. Portanto, este projeto poderia, adicionalmente, semear outras novas direções de pesquisa para meus colaboradores e para mim.

Quais são os benefícios de estar alinhado com o IMSE?

Um dos principais objetivos do IMSE é promover novas colaborações em todas as quatro faculdades da Imperial em torno de projetos ambiciosos de grande desafio. Por meio de seu esquema de financiamento inicial, Marca, Wren e eu estabelecemos uma nova colaboração entre departamentos com forças complementares para trabalhar em uma nova área de projeto integrada.