Molécule antiaromatique interstellaire Oxirene – Université d’Hawaï à Mānoa
Un problème qui intrigue la communauté scientifique depuis plus de 50 ans a finalement été résolu par des chercheurs de l’Université d’Hawaï à Mānoa, de l’Université internationale de Floride et de l’Université de la Ruhr à Bochum (Allemagne).
L’oxirène cyclique est un ingrédient réactif clé dans les environnements interstellaires et est considéré comme l’une des molécules les plus mystérieuses des transitoires organiques. Précédemment qualifié de “non synthétisable” par les chimistes organiques, les chercheurs ont préparé l’oxirène via un traitement énergétique de glaces à très basse température ainsi qu’un transfert d’énergie résonnant vers la matrice glacée et ont observé la molécule à l’aide d’un outil de spectrométrie de masse de haute technologie exploitant la photoionisation sous vide accordable – la processus dans lequel un ion est formé à partir de l’interaction d’un photon avec un atome ou une molécule – dans le laboratoire WM Keck d’UH Mānoa en astrochimie.
Structures des isomères C2H2O. – La longueur de la liaison (en picomètres), les angles (en degrés), les groupes de points et les états fondamentaux électroniques sont indiqués. Les atomes sont codés par couleur en blanc (hydrogène), gris (carbone) et rouge (oxygène). Plages d’IE adiabatiques calculées corrigées de l’effet du champ électrique et des énergies relatives (ΔE) calculées au CCSD(T)/CBS//CCSD(T)/aug-cc-pVTZ avec des corrections anharmoniques à l’énergie vibratoire du point zéro (ZPVE ). Université d’Hawaï à Mānoa / Science Advances
La préparation de la molécule d’oxirène antiaromatique fait progresser la compréhension expérimentale et théorique fondamentale de la liaison chimique et de la stabilité de ces types de molécules et ouvre la voie à la synthèse future de molécules similaires dans des environnements extrêmes. La découverte d’oxirène dans un environnement aussi extrême suggère qu’il représente une cible astronomique intéressante à rechercher en phase gazeuse par des radiotélescopes tels que l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array et le James Webb Space Telescope.
“Ces expériences révèlent que les nuages moléculaires et les régions de formation d’étoiles peuvent être exploités comme des laboratoires naturels où des molécules exotiques telles que les antiaromatiques, qui sont traditionnellement très instables sur Terre, peuvent être synthétisées facilement dans des conditions chimiques et physiques à basse température”, a déclaré Kaiser. “L’identification de la molécule d’oxirène exotique déclenchera des études approfondies en laboratoire pour synthétiser et identifier des molécules plus instables et instables, augmentant ainsi notre connaissance de la structure moléculaire et de la liaison chimique de ces espèces.”
“Des calculs de structure électronique sophistiqués ont fourni des indications vitales sur la stabilité et les énergies d’ionisation adiabatique (propriété intrinsèque d’une molécule) de l’oxirène ainsi que de ses isomères”, ont ajouté Alexander M. Mebel (Florida International University) et André K. Eckhardt (Ruhr University Bochum, Allemagne).
Les découvertes ont été publié in Science Advances en mars 2023. L’équipe de recherche comprend Kaiser, les boursiers postdoctoraux Jia Wang et Joshua H. Marks et le directeur adjoint du laboratoire WM Keck en astrochimie Andrew Turner.
Le Département de chimie est hébergé au Collège des sciences naturelles de l’UH Mānoa.
Détection en phase gazeuse de l’oxirèneScience Advances (accès libre)
Astrobiologie, Astrochimie
