科學家發現2種高活性硅化合物:有助星際探索

本文由《化學物理學報》提供

科學家們首次在實驗室探測到以硅原子和氮原子收尾的碳鏈分子，這項技術將有助於天文學家獲取更完整的關於星際化學的信息圖。

2014年11月11日華盛頓 硅是地殼中最常見的元素之一，除此之外，它也大量的散落於星際空間的其他角落。目前能夠探測到宇宙遙遠角落的含硅分子並理解其生的化學機理的唯一方法，是通過天文望遠鏡觀測這些分子所輻射出來的電磁波。

日本東京大學的科學家們日前確定了兩種新被發現的並具有高度活性的硅化合物的電磁輻射光譜。該研究已發表於美國物理聯合會出版的《物理化學學報》中，這項研究將有助於天文學家在星際介質中尋找相關分子。

“正如人體的指紋和DNA序列可以被用來識別人的身份一樣，我們也可以通過分子輻射的電磁波的頻率來識別分子。”Yasuki Endo，他是東京大學基礎科學系的研究人員。

使用光譜技術，科學家們已經能夠識別出包裹在某些恆星的氣體雲層中，以及稀薄地充斥在恆星之間的含硅分子。在外太空中，硅元素通常是在含有穩定性化合物硅酸鹽的塵埃顆粒中被發現。但是，一些具有高度活性的分子如SiCN，也會在星際介質的氣體物質中被發現。

尋找更具活性的硅化合物

Endo和其同事考慮過是否會有和SiCN來自同族，但具有更長的碳鏈的分子也存在於星際介質中。要回答這個問題，首先要解決一個難題：科學家們從未在實驗室中開展過任何實驗用以確定這些具有活性的，以硅原子或者氮原子收尾的碳鏈分子的光譜特徵。

為了填補這些知識的缺口，Endo及其研究組製造出了SiC2N和SiC3N分子——他們使用噴氣式飛機混合前體氣體，然后用電場脈衝轟擊混合氣體最終得到所需的分子。隨后研究人員使用傅裏葉變換微波光譜儀對這兩種分子的電磁輻射進行了測量。為了找到輻射光譜中的峰值，研究者們使用理論計算作為導向。

“我們的實驗使得在星際介質中找尋Si2N和Si3N分子成為了可能。” Endo。

對空間化學的深入了解

Endo和他的同事們計劃將他們的研究結果用於一顆叫做IRC+10216的巨大的紅外恆星中，他們將在圍繞該恆星的氣體雲層中尋找以硅原子或者氮原子收尾的碳鏈分子。科學家們以前曾在這顆恆星的周圍探測到過單個的SiCN分子。

“如果這些SiC2N和SiC3N分子在天體中被發現，並且能夠確定是大量存在的，我們就可以獲得很多有價值的信息以幫助我們了解這些分子的生機制。”Endo，“另外，這些信息也會為我們了解其他含硅分子的形成方式提供線索。”這些新的信息能夠為科學家們提供更多關於宇宙的化學組成及恆星，行星誕生條件的更多的線索。