低温下邻苯二甲烷的超氢化
星系天体物理
2025-09-03 v1 化学物理
摘要
多环芳烃（PAHs）的氢化对于理解星际介质中分子氢化形成过程至关重要。这一过程还有助于阐明PAHs中芳香键减弱的机制，这些化合物可能作为碳的储存库。隧穿效应在低至中等温度范围内对氢化过程具有显著促进作用。我们present了新近观察到的一种PAH分子——邻苯二甲烷（indene）的氢化序列，并阐明了在光消散区域（PDR）和暗分子云条件下隧穿规则。此外，我们报告了用于天文建模的拟合参数。氢化序列通过简单氢化规则进行研究，经密度泛函理论（DFT）计算的势垒确认。为使动力学研究对模型化学家实用，我们实现了一个基于蒙特卡罗方法的程序，用于生成和优化随机初始拟合参数（alpha、beta、gamma和T0），以实现统计上最佳拟合。我们发现，邻苯二甲烷的氢化遵循与其他PAHs（如邻苯二甲烷、腎囊素和冠碳）类似的规则，奇数次氢化步骤的结合能范围为0.5至2 eV，首次、第五次和第七次氢化步骤的势垒约为0.13 eV。第三次氢化步骤是受限步骤，类似于其他PAHs的研究结果。偶数次氢化步骤具有较低的势垒，导致更稳定的中间体，由于自由基复合的结果。氢化序列遵循的方案强烈取决于PAH的形状、芳香环的数量以及五元环的存在。此外，我们观察到在30至75 K的温度范围内（对应PDR中尘埃的温度），隧穿在邻苯二甲烷的氢化中发挥重要作用。
引用
@article{arxiv.2507.22036,
title = {Superhydrogenation of indene at low temperatures},
author = {S. Haid and K. Gugeler and J. Kästner and D. Campisi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.22036},
year = {2025}
}
备注
Accepted article in Astronomy & Astrophysics (A&A). 16 pages, 7 figures