在太空中合成碳纳米管

背景。作为宇宙中第四丰富的元素，碳（C）以各种同素异形体形式广泛存在于星际介质（ISM）中（例如，富勒烯已在许多天文环境中被明确识别，多环芳烃分子在太空中的存在已被普遍承认，而太阳前石墨和纳米金刚石也已在陨石中被鉴定出来）。作为这些物质的稳定同素异形体，碳纳米管（CNTs）及其氢化对应物是否也存在于ISM中尚不清楚。目标。我们探索了ISM中CNTs形成的可能途径，并计算了它们在红外波段（IR）的指纹振动光谱特征。方法。我们研究了氢提取/乙炔加成（HACA）机制，并利用密度泛函理论（DFT）研究了纳米管的合成。CNTs和氢化纳米管（HNTs）及其阳离子的红外振动光谱也通过DFT获得。结果。我们发现CNTs可以通过一条可行的形成途径在太空中合成。CNTs和阳离子CNTs，以及它们的氢化对应物，在红外波段表现出强烈的振动跃迁。它们可能在ISM中的存在，可以通过将计算得到的振动光谱与红外空间天文台、斯皮策空间望远镜，特别是即将发射的詹姆斯·韦伯空间望远镜的天文观测结果进行比较来研究。