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Atividade Financiada

Reacções químicas induzidas por electrões: um primeiro passo para caracterização de ambientes astrofísicos? Estudos fundamentais em fase gasosa

Electron-induced chemistry in space: a first step towards insight into extraterrestrial environments? Fundamental gas phase studies

Referência
2023.14518.PEX
Data de Início do Projeto
2025-02-01
Data de Fim do Projeto
2026-07-31
Investigador Principal
Área Científica
Ciências exatas
Programa de Financiamento
Concurso de Projetos Exploratórios em Todos os Domínios Científicos 2023

Resumo

O meio interestelar é a região entre as estrelas, de cor escura devido ao gás e poeiras que absorvem a luz das estrelas. Observações astronómicas detectaram mais de 300 moléculas e iões presentes no meio interstelar, incluindo moléculas orgânicas como o benzeno, glicoaldeído, e inclusive, moléculas quirais. A partir destas observações, o meio interstelar é considerado um repositório rico de moléculas pré-bióticas a partir do qual as estrelas e os planetas são formados. A possibilidade de que o complexo molecular na base de organismos vivos possa ter começado no espaço é intrigante, uma vez que o meio interstelar é pouco provável para desenvolver reacções químicas. A baixa temperatura e a baixa pressão fazem do meio interstelar um espaço frio e vazio para que reações químicas tenham uma velocidade rápida o suficiente para desenvolverem moléculas de elevada complexidade. Contudo, a deteção destas moléculas no meio interstelar, aumentado em número e complexidade, torna evidente que o meio interstelar é uma zona quimicamente activa. Uma possível explicação para este paradoxo é que as reacções químicas observadas serão diferentes das observadas na Terra, sendo induzidas por radiação. Existem vários tipos de radiação no meio interstelar, nomeadamente radiação ultravioleta, raios cósmicos, raios-X e raios-gama. Todos estes tipos de radiação podem termalizar levando à produção de electrões, como espécies secundárias, ao longo do percurso de irradiação. O projeto de investigação ELEICS pretende estudar as reações iniciadas por eletrões de baixa energia em compostos detectados no meio interstelar. A abordagem proposta neste projecto de investigação é perceber e identificar reacções químicas em moléculas existentes no meio interstelar, na fase gasosa e fase condensada. Os alvos moleculares a ser analisados são o benzonitrilo e isómeros de ciano naftaleno. Este grupo de moléculas foi escolhido uma vez que são constituídos por estruturas aromáticas com o grupo funcional ciano (CN), na sua constituição (Fig. 1). Iões ciano, catiões ou aniões, foram propostos como participantes em várias reacções químicas no meio interstelar, iniciadas por radiação. Outra abordagem deste projecto é estudar a química induzida por electrões de baixa energia na primeira molécula quiral observada no meio interstelar, oxido de propileno (Fig. 1). Estudos em fase gasosa, realizados em energias entre 0 e 100 eV, serão desenvolvidos num aparelho de feixes cruzados, electrão-molécula, consistindo num monocromador trocoidal de eletrões acoplado com espectrómetro de massa do tipo tempo de voo refletrão. Estudos de ionização eletrónica dissociativa e captura eletrónica dissociativa serão realizados de forma a descrever o padrão de fragmentação para a formação de iões positivos e formação de iões negativos, assim como a caracterização termoquímica dos processos envolvidos na fragmentação. Adicionalmente, serão também desenvolvidos studos de XPS em conjunto com interação de eletrões até 1 keV com os alvos moleculares propostos adsorvidos em superfície. Para além disto, serão ainda realizados cálculo teóricos de química computacional para a caracterização detalhada a formação de iões negativos e positivos. A partir do projeto de investigação ELEICS é previsto traçar novas ideias sobre as reacções químicas e físicas desencadeadas por electrões de baixa energia, para uma melhor descrição dos processos que ocorrem no meio interestelar. A equipa de investigação tem demonstrado forte conhecimento do ponto de vista experimental e teórico nas técnicas propostas. A complementaridade em conjunto com a capacidade científica, assegura a obtenção dos objectivos propostos, resultados essenciais para ligação entre ciência fundamental e aplicada.

Instituições

Instituições Principais

  • Universidade Nova de Lisboa Associação para a Inovação e Desenvolvimento da FCT (NOVA.ID.FCT)

Financiamento 47.968,21 €

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - Portugal

47.968,21 €