Descrizione del progetto
Le superfici delle particelle di polvere raccolgono molto di più della polvere
La polvere cosmica costituisce una porzione molto piccola del mezzo interstellare, eppure svolge un ruolo molto importante nell’evoluzione dell’universo. Le superfici appiccicose e catramose dei granelli di polvere svolgono la funzione di minuscole fabbriche chimiche, che riuniscono atomi che altrimenti non si incontrerebbero e catalizzano le reazioni. Dato il loro ruolo cruciale nella diversità molecolare dell’universo, gli scienziati hanno studiato le reazioni chimiche sulla superficie dei granelli del mezzo interstellare attraverso la spettroscopia astrofisica, gli esperimenti di laboratorio e i modelli matematici. Il progetto QUANTUMGRAIN, finanziato dall’UE, prevede di fare nuova luce sulla chimica dei granelli di polvere, superando i limiti delle metodologie attuali attraverso lo sfruttamento delle simulazioni di chimica quantistica più all’avanguardia. I risultati daranno risposta a importanti domande sui tipi di reazioni favorite e sul perché, nonché sul ruolo della superficie dei granelli del mezzo interstellare nel facilitare tali reazioni. In ultima analisi, le simulazioni potrebbero fornire una descrizione molecolare delle reazioni stesse.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
- agricultural sciencesagriculture, forestry, and fisheriesagriculturegrains and oilseeds
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomolecules
- natural scienceschemical sciencesphysical chemistryquantum chemistry
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryamines
- natural sciencesphysical sciencesastronomyplanetary sciences
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
08193 Cerdanyola Del Valles
Spagna