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MPQとLMU、レーザ光下でH3+の合成

August, 13, 2021, Munich--マックスプランク量子オプティクス研究所(MPQ)とルートヴィヒマクシミリアン大学(LMU)の物理学者は、シャールジャアメリカ大学(American University Sharjah)と協力して、強力なレーザパルスを使い、ナノサーフェス上に初めてプロトン化水素(H3 +)を生成した。
 研究チームは、ナノ粒子表面に付着した水分子間の、いわゆる二分子反応を引き起こした。このシナリオで、レーザ物理学者は、宇宙の条件を刺激した。宇宙では、氷/塵粒子が高エネルギー放射能に晒され、結果としてプロトン化水素が形成される。

過酷な条件は、宇宙に広がっている。凍結させ、放射能は耐えがたい。第一印象では生命にとって極端に敵対的に聞こえることが、生命の起源を十分にサポートする。したがって、広大な宇宙の中の極限的な条件下で、プロトン化水素H3+が形成される。このイオン化分子は、3つのプロトンと2個の電子で構成され、正三角形構造である。プロトン化水素の高反応性は、より複雑な炭化水素の形成に有利であり、したがって宇宙における生命創造の重要な構成要素である。

これまで、H3+は、有機分子を使って、あるいは強力な水素プラズマで、地球上で製造されただけである。レーザ物理学者は、今回、ナノ粒子でH3+製造の新たなメカニズムを確認した。これは、宇宙における条件を刺激し、分子の形成プロセスへの新たな洞察を可能にする。

これをするために物理学者は、二酸化ケイ素ナノ粒子の水分子を非常に強い、フェムト秒レーザパルスで照射した。レーザからの光が、宇宙における高エネルギー放射能と同じ効果をもたらした。すなわち、ナノ粒子で水のイオン化と分裂を起こした。二分子反応で、プロトン化水素分子H3+が、2個の水分子から生成された。「われわれの実験は、アイスダスト粒子のH3+生成は、付加的成分なしで可能であることを示している。われわれは、宇宙における複雑な分子の形成がどのように支持されるかを、これから学ぶことができる」とMatthias Klingは、説明している。
(詳細は、https://www.mpq.mpg.de)