Projektbeschreibung
An der Oberfläche von Staubkörnern sammelt sich viel mehr als nur Staub
Kosmischer Staub macht nur einen sehr geringen Teil des interstellaren Mediums aus, aber dennoch spielt er vielleicht eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung unseres Universums. Die klebrigen, teerähnlichen Oberflächen von Staubkörnern fungieren wie winzige Chemiefabriken, da dort Atome zusammenkommen, die sonst nie in Kontakt kämen, und Reaktionen katalysiert werden. Aufgrund ihres kritischen Einflusses auf die molekulare Vielfalt des Universums haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die chemischen Reaktionen auf der Oberfläche interstellarer Staubkörner mithilfe von astrophysikalischer Spektroskopie, Laborexperimenten und mathematischen Modellen erforscht. Das EU-finanzierte Projekt QUANTUMGRAIN plant, die Chemie der Staubkörner näher zu beleuchten und die Einschränkungen aktueller Untersuchungsmethoden durch den Einsatz hochmoderner quantenchemischer Simulationen zu überwinden. Die Ergebnisse werden wichtige Fragen darüber beantworten, welche Reaktionen warum begünstigt werden und die Rolle der Oberfläche interstellarer Staubkörner bei deren Förderung aufklären. Letztendlich könnten die Simulationen eine molekulare Beschreibung der tatsächlichen Reaktionen möglich machen.
Ziel
The Universe is molecularly rich, comprising from the simplest molecule (H2), to complex organic molecules (e.g. NH2CHO) and biomolecules (e.g. amino acids). The physical phases involved in a Solar-type planetary system formation go hand-in-hand with an increase in molecular complexity, which is ultimately connected with the origin of life. Interstellar (IS) grains play a key role in this chemical evolution as they provide surfaces where key chemical reactions occur. The IS grain chemistry is not fully understood yet. Spectroscopic astronomical observations combined with astrochemical modelling and laboratory experiments have dedicated great efforts to this end but they are still severally limited at reproducing, characterizing and, ultimately, understanding truly existing IS surface reactions. The QUANTUMGRAIN project aims to overcome such limitations by adopting a fourth approach: new state-of-the-art quantum chemistry simulations. These simulations will provide unique, unprecedented information at a molecular level (structures, energetics and dynamics) of the physico-chemical processes occurring in IS surface reactions, with the final objective to fully unveil the actual chemistry on IS grains. To achieve this objective QUANTUMGRAIN is based on three pillars: i) construction of realistic atom-based structural models for IS grains to characterize their structural, energetic and spectroscopic features, ii) molecular simulation of crucial “on-grain” reactions (formation of simple molecules, complex organic molecules and biomolecules) to disentangle the most favourable mechanisms, and iii) assessment of the actual role of IS grains in each reaction (catalyst? concentrator? third body?) to know why their presence is fundamental. My ambition is to have a complete, accurate molecular description of the different elementary physico-chemical steps involved in IS surface reactions, with the ultimate goal to definitely unveil in a comprehensive way the IS grain chemistry.
Wissenschaftliches Gebiet
- agricultural sciencesagriculture, forestry, and fisheriesagriculturegrains and oilseeds
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomolecules
- natural scienceschemical sciencesphysical chemistryquantum chemistry
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryamines
- natural sciencesphysical sciencesastronomyplanetary sciences
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
08193 Cerdanyola Del Valles
Spanien