p Ilustração de uma explosão de supernova. Essas massas rodopiantes de matéria deram forma às primeiras formas de carbono - precursores de moléculas que alguns cientistas dizem estar conectadas à síntese das primeiras formas de vida na Terra. Crédito:NASA images / Shutterstock
p Por quase meio século, astrofísicos e químicos orgânicos estão em busca das origens do C
6 H
6 , o anel de benzeno - um elegante, molécula hexagonal composta por 6 átomos de carbono e 6 átomos de hidrogênio. p Os astrofísicos dizem que o anel de benzeno pode ser o bloco de construção fundamental dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos ou PAHs, os materiais mais básicos formados a partir da explosão da morte, estrelas ricas em carbono. Essa massa rodopiante de matéria acabaria por dar forma às primeiras formas de carbono - precursores de moléculas que alguns cientistas dizem estar ligadas à síntese das primeiras formas de vida na Terra.
p Paradoxalmente, PAHs têm um lado negro, também. Os processos industriais por trás das refinarias de petróleo bruto e o funcionamento interno dos motores de combustão a gás podem emitir PAHs, que pode se transformar em poluentes atmosféricos tóxicos, como a fuligem.
p Exatamente como o primeiro anel de benzeno se formou a partir de estrelas no universo primordial - e como os motores de combustão acionam a reação química que altera o anel de benzeno em poluentes de partículas de fuligem - há muito tempo confunde os cientistas.
p Mas agora, pesquisadores do Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), a Universidade do Havaí em Manoa, e a Florida International University demonstraram a primeira medição em tempo real, usando métodos baseados em laboratório, de partículas instáveis chamadas radicais livres reagindo sob condições cósmicas, fazendo com que átomos de carbono e hidrogênio elementares se aglutinem em anéis de benzeno primários.
p Os pesquisadores dizem que suas descobertas, publicado recentemente no jornal
Avanços da Ciência , são a chave para entender como o universo evoluiu com o crescimento dos compostos de carbono. Essa percepção também pode ajudar a indústria automobilística a fabricar motores de combustão mais limpos.
p Um tipo de radical livre denominado radical propargil (C
3 H
3 ) é extremamente reativo devido à sua propensão para perder um elétron, e está implicado na formação de fuligem há décadas. Os pesquisadores acreditavam que a recombinação de dois radicais propargil livres, C
3 H
3 · + C
3 H
3 ·, deu origem ao primeiro anel aromático, benzeno.
p O estudo atual é a primeira demonstração da chamada "auto-reação radical propargil" em condições astroquímicas e de combustão. Usando uma alta temperatura, reator químico do tamanho de uma moeda chamado de "bico quente, "os pesquisadores simularam a alta pressão, ambiente de alta temperatura dentro de um motor de combustão, bem como a atmosfera rica em hidrocarbonetos da lua de Saturno, Titã, e observou a formação de isômeros - moléculas com a mesma fórmula química, mas diferentes estruturas atômicas - a partir de dois radicais propargil que conduzem ao anel de benzeno.
p A técnica de bico quente, cujo co-autor sênior Musahid Ahmed, cientista sênior da equipe da Divisão de Ciências Químicas do Berkeley Lab, adaptado há 10 anos no Berkeley Lab's Advanced Light Source (ALS) para experimentos de síncrotron, depende da espectroscopia ultravioleta de vácuo (VUV) para detectar isômeros individuais. O ALS é um tipo de acelerador de partículas conhecido como síncrotron que gera feixes de luz extremamente brilhantes que vão do infravermelho aos raios-X.
p Os pesquisadores conduziram a técnica para interromper a auto-reação do radical propargil - que se desdobra em microssegundos - pouco antes dos PAHs maiores e da subseqüente forma de fuligem. O resultado convincente apóia as previsões de experimentos conduzidos pelo co-autor Ralf Kaiser, professor de química da Universidade do Havaí em Manoa, e simulações de química quântica formuladas pelo co-autor sênior Alexander Mebel, professor de química na Florida International University.
p Eles acreditam que a descoberta pode um dia levar a motores de combustão mais limpos. Ter motores a gás mais eficientes, alguns analistas dizem, ainda é importante, porque pode demorar mais 25 anos antes de podermos substituir toda a frota de carros a gás por veículos elétricos (VEs). Além disso, equipar aviões e o componente movido a gás de EVs híbridos plug-in com motores de combustão mais limpos pode ajudar a reduzir o CO
2 emissões que contribuem para a mudança climática.
p Ahmed disse que planeja estender os métodos empregados para estudar o crescimento de HAP, e sondar outros sistemas relevantes para a missão DOE, como dessalinização de água e ciências ambientais.
p "Também gostaríamos de ir e pegar uma buckyball, C
60 , uma das maiores pistas da natureza para os segredos por trás da simetria, "Ahmed disse.
p Kaiser acrescentou que sua pesquisa pode ajudar os astrônomos a traçar um mapa de carbono do universo, e concentre-se nas origens cósmicas por trás das estruturas de carbono do DNA.
