Projektbeschreibung
Reaktion aus molekularem Wasserstoff und protonierten Wasserstoffkationen
In der interstellaren Chemie wird untersucht, wie Moleküle wie protonierte Wasserstoffkationen in kalten Umgebungen mit geringer Dichte ein thermisches Gleichgewicht erreichen. Die Verteilung zwischen der ortho- und der para-Stellung zu verstehen, ist wichtig, um die Ionisierung der kosmischen Strahlung zu erforschen. Durch das Pauli-Prinzip sind diese Reaktionen jedoch komplexer, sodass die Kinetik im Labor schwer zu analysieren ist. Unterstützt über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird im Projekt IONTRAP die für Quantenzustände spezifische Kinetik der Reaktion zwischen molekularem Wasserstoff und protonierten Wasserstoffkationen bei 10 K erforscht, einer gewöhnlichen bimolekularen Reaktion im Universum. Mit einer kryogenen Ionenfalle wird das Team erstmals die Kernspinzustände der protonierten Wasserstoffkationen isolieren.
Ziel
The simplest polyatomic molecule, trihydrogen cation, serves as a useful benchmark for fundamental quantum chemistry and has profoundly impacted astronomy. It was first detected in the interstellar medium in 1996, and has been recognized for its pivotal role as a universal proton donor and an initiator of ion-molecule chemistry producing many of the molecules detected in space.
Interstellar chemistry is an exciting chemical playground of thermodynamics and kinetics as the molecules can require up to days or even weeks to reach thermal equilibrium in the low-density cold environments. A longstanding astrochemical conundrum has been the population distribution between the two nuclear spin modifications of trihydrogen cation, ortho and para, as it has important implications for its use as a cosmic ray ionization probe. In reactions involving identical particles/fermions, like trihydrogen cation, restrictions are introduced due to the Pauli principle which can significantly increase the time required to reach a thermal equilibrium. This makes the chemistry, especially the kinetics, of the ubiquitous trihydrogen cation in these regions both exciting and challenging to understand in our terrestrial laboratories.
Here, I propose to use a cryogenic ion trap to isolate the nuclear spin states of trihydrogen cation which is the first of its kind for a polyatomic molecule recently developed in the host’s group. Beyond the intriguing fundamental chemical physics of this system, isolation of the nuclear spin states will be exploited to study the quantum state-specific kinetics down to 10 K for the reaction between molecular hydrogen and trihydrogen cation which is one of the most common bimolecular reactions in the universe. Performing these challenging measurements with a critical impact on our understanding of astrophysical processes will not only increase my skill set but also contribute towards my position as an emerging leader in astrochemistry.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2022-PF-01
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HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF -Koordinator
50931 Koln
Deutschland