阿卜杜拉国王科技大学
考斯特的科学家提出了一种新的机制，解释了火焰和恒星中的碳结构是如何形成纳米颗粒的
学分:KAUST哈桑·塔希尼 在富含碳的恒星周围的星周包层中形成的碳纳米结构可能与燃料燃烧产生的烟灰颗粒具有共同的化学来源
考斯特的研究人员发现，同样的反应机制可能支撑着每一个过程
提出的机制也可能导致碳纳米材料制造方法的改进
富含碳的纳米粒子的形成——无论是星际的还是本质上易燃的——被认为依赖于称为多环芳烃(PAHs)的化合物，这种化合物类似于由共享的碳-碳π键结合在一起的稠合苯环簇
有人提出了几种机制来解释多环芳烃是如何与其他碳分子结合，从而生成煤烟和相关的碳纳米颗粒的
“然而，所有这些研究都不足以解释碳原子之间只有π键的‘半稠环芳烃’的出现，这种化合物可能在火焰中大量存在，”领导这项研究的阿米尔·法鲁克实验室博士后金汉峰说
“我们提出了一种新的机制来解释半缩合芳烃的成核作用
" 该小组表明，半稠环芳烃成核可以通过芳香芳基分子和苯乙炔之间的反应来解释，通过夺氢苯乙炔加成(HAPaA)机制
“苯乙炔很容易形成，而且在火焰中的含量相当高，”金解释道
他补充说，苯乙炔的前体苯和乙炔都是天体化学和燃烧化学中的重要中间体
研究人员使用量子化学计算表明，通过苯乙炔加成到芳基分子外围的锯齿形和扶手椅形结构上，半稠环芳烃可以生长
HAPaA机制的初始步骤没有能垒，因此与低温星际化学和高温燃烧同样相关
金说，理论预测的HAPaA反应中间体和产物通过使用最先进的同步加速器真空紫外光电离分子束质谱进行实验证实
HAPaA机制也适用于苯乙炔的较大分子类似物，使得PAH向碳质纳米粒子形成的聚集能够重复循环
“与多环芳烃形成和生长的传统途径相比，我们提出的机制的优点在于它是普遍适用的，”Farooq说
“这种机械理解将有助于我们限制燃烧系统中煤烟颗粒的形成，例如，通过使用抑制锯齿形和扶手椅形边缘的化合物，这增加了HAPaA机制的效率，”他说
“同样，我们提出的机制可以用来增加用于预测星际介质中碳演化的模型的保真度
" 这项研究发表在《美国化学学会杂志》上
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