p Moléculas complexas baseadas em carbono estão por toda parte no Cosmos. Quantas dessas moléculas são formadas ainda é um mistério, particularmente para as moléculas de carbono formadas pela natureza na Terra primordial que deram origem à vida neste planeta. p Pesquisadores do Laboratório Nacional de Los Alamos, usando uma técnica de compressão conduzida por laser e interrogatório de difração de raios-X nas instalações do Stanford Linear Accelerator (SLAC) na Califórnia, descobriram recentemente um mecanismo para a formação de moléculas sólidas em forma de folha de carbono complexas no benzeno líquido, um hidrocarboneto comum, isso poderia desvendar um pouco do mistério da formação de carbono.

p "Usando difração de raios-x e medições de espalhamento de raios-x de pequeno ângulo de benzeno líquido chocado para 55 gigapascal (cerca de oito milhões de libras por polegada quadrada), fomos capazes de ver a formação e a estrutura cristalina dos produtos de reação impulsionados por choque em escalas de tempo de nanossegundos, "disse o investigador principal do projeto, Dana Dattelbaum." As reações químicas no benzeno sob essas condições extremas produziram uma mistura complexa de produtos compostos de novos alótropos de carbono e hidrocarboneto. "

p Um alótropo são duas ou mais formas físicas diferentes de um elemento. Grafite, grafeno, e o diamante são todos alótropos de carbono. Benzeno, uma molécula em forma de anel que consiste em seis átomos de carbono e seis átomos de hidrogênio, é usado principalmente para fazer outros produtos químicos, principalmente etilbenzeno, um precursor do estireno, usado para fazer polímeros e plásticos como poliestireno.

p Uma hipótese para a formação de vida na Terra é apoiada pela teoria de que os impactos de asteróides e cometas forneceram um mecanismo para a formação de moléculas complexas à base de carbono, um alicerce fundamental da vida, devido às pressões e temperaturas extremas em uma onda de choque. Esta pesquisa mostra como o carbono evolui da molécula simples de benzeno sob compressão de choque. Vários trabalhos examinaram esse problema a partir de uma abordagem teórica, mas essas são as primeiras medições in situ da evolução do benzeno para o carbono sob choque usando raios X de alto brilho.

p Neste estudo, os pesquisadores usaram um laser para chocar uma amostra de benzeno e cronometraram uma sonda de raio-x pulsado coerente do laser de elétrons livre de raios-x Linac Coherent Light Source no SLAC para obter a estrutura dos produtos formados como transformações de benzeno sob carga de choque. O estudo, usando raios-x de alto brilho para "ver" dentro dos materiais publicados hoje na revista Nature Communications , encontraram estruturas de carbono semelhantes a folhas expandidas em aglomerados semelhantes a altos explosivos.

p "Compreendendo a reatividade química, quebra de ligação e formação de produto, está ligado à compreensão de como os explosivos iniciam e liberam energia. Trabalhos como este ajudam o Laboratório a desenvolver uma melhor compreensão dos mecanismos e cinética das reações químicas em condições extremas relevantes para o impacto planetário, detonação de explosivos e aplicações de armas nucleares para o desenvolvimento de modelos preditivos, "disse Dattelbaum.

p "Descobrir novas formas de carbono e misturas de alótropos formados nessas condições extremas, ser capaz de sondar condições opticamente opacas com raios-x pela primeira vez em reações induzidas por choque, em muitos aspectos tem sido um santo graal que remonta ao trabalho inicial de física de choque que começou com o Projeto Manhattan, "acrescentou Dattelbaum.