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Quantum Chemistry on Interstellar Grains

Descripción del proyecto

Las superficies de las partículas del polvo recogen mucho más que polvo

El polvo cósmico constituye una parte muy pequeña del medio interestelar (MI), pero desempeña un papel muy importante en la evolución de nuestro universo. Las superficies pegajosas de tipo alquitranado de las partículas de polvo son como diminutas fábricas de sustancias químicas, reuniendo átomos que de otro modo no se encontrarían y catalizando reacciones. Dado su papel fundamental en la diversidad molecular del universo, los científicos han estudiado las reacciones químicas de la superficie de las partículas de polvo del MI mediante espectroscopia astrofísica, experimentos de laboratorio y modelos matemáticos. El proyecto financiado con fondos europeos QUANTUMGRAIN espera arrojar nueva luz sobre la química de las partículas, superando las limitaciones de las metodologías actuales mediante el uso de simulaciones de química cuántica de última generación. Los resultados responderán preguntas importantes sobre los tipos de reacciones que se favorecen, por qué sucede esto y en qué medida facilita dichas reacciones la superficie de las partículas de polvo del MI. En última instancia, las simulaciones podrían dar lugar a una descripción molecular de las propias reacciones.

Objetivo

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.

Régimen de financiación

ERC-COG - Consolidator Grant

Institución de acogida

UNIVERSITAT AUTONOMA DE BARCELONA
Aportación neta de la UEn
€ 1 890 731,25
Dirección
EDIF A CAMPUS DE LA UAB BELLATERRA CERDANYOLA V
08193 Cerdanyola Del Valles
España

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Región
Este Cataluña Barcelona
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 890 731,25

Beneficiarios (1)