基于IR-VUV光谱方法探讨含氮类星际分子团簇的结构及团簇内离子-分子反应动力学过程
批准号:
22073031
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
胡勇军
依托单位:
学科分类:
化学动力学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡勇军
中文摘要
太空中含氮类星际有机分子被称为“生命之花”。在分子水平上揭示这些星际分子的形成和演化过程,有助于揭示生命起源的奥秘。本项目拟结合脉冲阀和拉瓦尔(LAVAL)喷嘴技术,设计加工一套特殊的超声射流装置即CRESU,营造出类似太空的内能均一、低温的气体环境,并制备出气相团簇。项目拟采用基于真空紫外(VUV)单光子电离、可调谐红外激光(IR)、飞行时间质谱技术相结合的IR-VUV光谱技术以及质量门筛选的串级质谱红外多光子解离(IR-MPD)光谱技术,实现对特定尺寸的星际分子中性团簇及离子复合物红外光谱的精准测量。结合高水平理论计算,对中性团簇及其团簇离子的分子结构进行深入分析和确认;探讨团簇在真空紫外单光子电离诱导下发生的团簇内离子-分子反应路径和动力学机理,试图获得星际有机小分子发生团簇内离子分子反应后聚合形成生物分子的光谱学证据。本项目拟将氨腈、乙酰胺、氨基乙腈、丙烯腈等星际分子作为模型分子。
英文摘要
N-containing interstellar medium molecules (ISM) in planetary atmospheres has been called as “Flower of Life”. It is helpful to understand the mystery of arohebiont by discover the process of formation and evolution of ISM in the space. In present proposal, we will build a special device to generate a supersonic jet, called as CRESU, by combining the pulse valve and the LAVAL nozzle. Gas phase clusters can be generated by using this device. We can also model the space environment as possible as we can in the laboratory such as low temperature, energetic uniform etc. In this project, we plan to use state of the art spectroscopy by combining VUV single photon ionization, tunable IR lasers and time of flight mass spectrometry and IR multiphoton dissociation (IR-MPD) spectroscopy equipped tandem-mass gated technique. With these approaches, it can be realized to measure IR spectra precisely of the specific-size clusters and its ionic complexes of ISM. By combining high level theoretical calculations, structures of these clusters neutral and ionic complexes can be identified accurately and investigate in-depth. Moreover, we can explore the ion-molecule reaction dynamics occurring in the clusters such as reaction pathways and dissociation process, try to obtain spectroscopic evidences of the generation of new bio-molecules via the monomer aggregation in the clusters. Herein, the N-containing interstellar medium molecules such as cyanamide, acetamide, aminoacetonitrile and acrylonitrile are used as the model molecules.
在已发现的众多星际有机分子中,特别是含氮类星际分子,很多与生命相关。这些星际有机分子被称为“生命之花”。科学家认为:在太空宇宙射线的诱导下,一些星际有机分子有可能演化生成较大的生物分子。离子-分子反应是星际分子气相反应的主要形式,也是新的星际分子形成的主要途径。本项目系统研究了以丙烯腈分子为核心的中性团簇及其离子复合物的光谱,深入分析了其团簇结构在真空紫外单光子电离前后分子结构的变化,进而探讨新的星际分子的形成路径和演化反应动力学机理。项目研究发现:1)、丙烯腈和氨团簇体系中,其中性结构是以氢键方式结合并形成了环状的结构。而在离子结构中丙烯腈和氨之间形成了新的C-N共价键从而生成新分子。2)、丙烯腈和甲醇团簇体系中,团簇中两个单体之间通过单光子电离后直接发生Michael加成反应,通过分子间和分子内质子转移和C–C键形成形成了新的分子。3)、丙烯腈和吡咯团簇体系中,不同尺寸大小的丙烯腈-吡咯团簇被电离后,多个丙烯腈和吡咯分子间形成了新的CC或CN共价键。4)、丙烯腈和甲胺团簇体系中,在中性结构中,丙烯腈和甲胺之间以氢键方式结合并形成了环状的结构。在其离子结构中,单体之间形成了新的C-C共价键从而生成新分子。5)、进一步,我们还系统研究了气相中丙烯腈、2-丁烯腈、3-丁烯腈和4-戊烯腈分别与水和甲醇形成的二聚体中在真空紫外单光子电离诱导下的离子分子动力学过程。系列研究结果丰富了人们对太空中含氮类星际分子发生的各种化学反应(特别是离子-分子反应)的认识,为人们深入了解外太空中的星际分子的形成机制和演化过程提供了理论指导和一些基本的理化数据。
超声射流微反应器中潜在星际含氮自由
基生成碱基分子的反应动力学机理的探
究
-
批准号:--
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:10.0万元
-
批准年份:2025
-
负责人:胡勇军
-
依托单位:
基于质谱探测的激光光谱方法研究药物小分子与DNA碱基相互作用的分子机制
-
批准号:--
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:10.0万元
-
批准年份:2021
-
负责人:胡勇军
-
依托单位:
分子束中含氮类星际分子及其团簇的同步辐射光电离研究
-
批准号:U1732146
-
项目类别:联合基金项目
-
资助金额:54.0万元
-
批准年份:2017
-
负责人:胡勇军
-
依托单位:
基于同步辐射光电离-分子束质谱技术的天然糖类及其水合团簇的动力学研究
-
批准号:U1332132
-
项目类别:联合基金项目
-
资助金额:70.0万元
-
批准年份:2013
-
负责人:胡勇军
-
依托单位:
基于IR-VUV光谱法研究分子束中一些重要天然糖类分子及其水合团簇的结构
-
批准号:21273083
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:80.0万元
-
批准年份:2012
-
负责人:胡勇军
-
依托单位:
氢键团簇的同步辐射真空紫外光电离和解离
-
批准号:11079020
-
项目类别:联合基金项目
-
资助金额:40.0万元
-
批准年份:2010
-
负责人:胡勇军
-
依托单位:
脂肪族氨基酸的微溶剂化:理论计算与实验研究
-
批准号:20973067
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:32.0万元
-
批准年份:2009
-
负责人:胡勇军
-
依托单位:
国内基金
海外基金