La struttura molecolare dei fullereni e il loro ruolo nellโorganizzazione dellaโ materia organica nellโuniverso
La struttura molecolare dei fullereni e il loro ruolo nellโorganizzazione dellaโ materia organica nellโuniversoI fullereni sono molecole di carbonioโ di grandi dimensioni e complesse, note perโค la loro resistenza. Gli atomi che li compongono sono disposti in strutture sferiche tridimensionali che presentano un modelloโ di esagoni eโข pentagoni alternati. Questa disposizione ricorda un pallone da calcio nel caso dei โฃfullereni C60 e โขun pallone da rugby per i fullereni C70.
Queste molecole sono state scoperte in laboratorio nel 1985, evento che ha portato al conferimento del Premio Nobel per la Chimica ai tre scopritori 11 anni dopo. Da allora, sonoโ state molteplici le proveโฃ osservative della loro esistenza nello spazio, in particolare allโinterno delleโ nubi di gas attorno a stelle morenti delleโ dimensioni del Sole, chiamate nebulose planetarie, che sono state espulse dagli stratiโ esterni delle stelle verso la fine della โloro vita.
Dato che queste molecole sono altamente stabili โe difficiliโ da distruggere,โ si pensa che iโค fullereni possano agire come gabbie per altre molecole e atomi, in modo tale da poter aver trasportato molecole complesse sulla Terra, fornendo un impulso allโavvio della vita. Pertanto, il loro studio รจ importante per la โcomprensione dei processi fisici di base โche partecipano allโorganizzazione della materia organica nellโuniverso.
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Unโimprontaโข chimica sconosciuta
La spettroscopiaโข รจ fondamentale per la ricerca e lโidentificazione dei fullereni nello โspazio. La spettroscopia ciโ permette di studiare il materialeโข che compone lโuniverso analizzando le impronte chimiche lasciate da atomi e molecoleโ sulla luce che ci raggiunge da essi.
Uno studio recente, condotto interamente dallโIAC, ha analizzato dati spettroscopici infrarossi ottenuti in precedenza da telescopi spaziali, dalla nebulosa planetaria Tc1. โQuesti โspettri mostrano linee spettrali che indicano laโค presenza di fullereni, ma mostrano โคanche bande infrarosse piรน ampie, (UIR per le loro iniziali inโ inglese) che sono rilevate ampiamente nellโuniverso, dai piccoli corpi nel โSistema Solareโ fino a galassieโข lontane.
โLโidentificazione โขdella specie chimica che causa questa emissione infrarossa, ampiamente presente nellโuniverso, era un mistero astrochimico, โคsebbene si sia sempre pensato probabile che fosse ricca di carbonio, uno degli elementi fondamentali della vitaโ, spiega Marco A. Gรณmezโข Muรฑoz, ricercatoreโค dellโIAC che ha guidato โquesto studio.
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Una nuova origineโ per i fullereni
Per identificare queste misteriose bande, ilโฃ team di ricercaโ ha riprodotto lโemissione infrarossa della nebulosa planetaria Tcโ 1. Lโanalisi delle bande di emissioneโข ha mostrato โคla presenza โdi granuli di carbonio amorfoโข idrogenato (HAC). Questi composti di carbonio e idrogenoโ in uno โขstato altamente disordinato, โขmolto abbondantiโฃ negli โขinvolucri โdi stelle morenti, possono spiegare lโemissione infrarossa di questaโข nebulosa.
โAbbiamo combinato per la prima volta, le costanti ottiche di HAC, ottenute da esperimenti di laboratorio, con โmodelli di fotoionizzazione, e facendoโ ciรฒ abbiamo riprodotto lโemissione infrarossaโ della nebulosa planetaria Tc 1, che รจ molto ricca diโ fullereniโ, spiega Domingo Anibal Garcรญa Hernรกndez, ricercatore dellโIAC e coautore dellโarticolo.
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Per il team di ricerca, la presenza nello stesso oggetto di HAC e fullereni supporta la teoria secondo cui i fullereni potrebbero essersi formati โdurante il processo di distruzione dei granuli di polvere, adโ esempio per interazione con la radiazione ultravioletta, molto piรน energetica โคdella luce visibile.
Con questoโฃ risultato, gli scienziatiโ hanno aperto la strada a future ricerche basate sulla collaborazione tra chimica di laboratorio e astrofisica. โIl nostro lavoro mostra โคchiaramente il grande potenziale della scienza e della tecnologia interdisciplinare per fare progressi fondamentali in astrofisica e โastrochimicaโ, conclude Gรณmez Muรฑoz.
Riferimento:โ โHydrogenated โamorphous carbon grains as an alternative carrier of โthe โข9โ13 โฮผm plateau feature in the fullereneโข planetary nebula Tc 1โ di M. A. Gรณmez-Muรฑoz, D. โA. Garcรญa-Hernรกndez, R. Barzaga, A. Manchado e โฃT. Huertas-Roldรกn, 21 febbraio โค2024, Astronomy & Astrophysics.โ DOI: 10.1051/0004-6361/202349087