Termination of bottom-up interstellar aromatic ring formation at C6H5+
本研究通过单碰撞条件下的离子-分子反应实验，发现乙炔质子化后的反应序列终止于C6H5+，而非生成苯，从而推翻了既有的星际苯形成机制，改变了我们对PAHs形成路径的理解。
2025-02-25 astro-ph.GA physics.chem-ph
The C(3P) + NH3 reaction in interstellar chemistry: II. Low temperature rate constants and modeling of NH, NH2 and NH3 abundances in dense interstellar clouds
采用连续超音速流动反应器测定了50 ~ 296 K温度范围内C + NH3反应的速率常数。通过脉冲激光光解CBr 4产生C原子。标题反应的动力学直接遵循真空紫外激光诱导荧光（VUV LIF）的C损失和通过H的形成。实验明确地表明，反应在296 K下是快速的，在较低温度下变得更快，在50 K下达到1.8 10-10 cm 3 molecule-1 s-1的值。由于这种反应目前没有包括在天体化学网络中，它对星际氢化氮丰度的影响是通过一个包括气体-颗粒相互作用的稠密云模型来测试的。特别是，在星际NH3合成中起着至关重要的作用的H2的邻-对比的效果进行检查。
2016-03-24 astro-ph.GA
The fast C(3P) + CH3OH reaction as an efficient loss process for gas-phase interstellar methanol
在50 ~ 296 K温度范围内，用连续超声反应器测定了C（3 P）+CH_3OH反应的速率常数。通过原位脉冲激光光解CBr 4产生C（3 P），这是一个多光子过程，也产生了一些C（1D），使我们能够同时研究C（1D）+CH 3OH反应的低温动力学。C（1D）原子后，在过量的CH 3OH的存在下，通过间接荧光示踪法。C（3 P）原子检测相同的化学发光技术，也通过直接真空紫外激光诱导荧光（VUV LIF）。二次测量的产品H（2S）原子的形成已进行允许绝对H原子产率通过与合适的参考反应比较获得。与此同时，基于从头计算方法对与该反应有关的配合物、加合物和过渡态进行了统计计算。通过与实验H原子产率的比较，可以确定优选的反应途径，对统计计算施加重要的约束。实验和理论工作是非常一致的，预测负的温度依赖性的速率常数增加从2.2 × 10-11 cm 3 molecule-1 s-1在296 K到20.0 × 10-11 cm 3 molecule-1 s-1在50 K。在本实验条件下，主要产物为CH 3和HCO。由于这种反应在目前的天体化学网络中没有考虑，因此使用致密星际云模型测试其对星际甲醇丰度的影响。
2014-06-05 astro-ph.GA physics.chem-ph
Computational Insights into the Chemical Reaction Networks of C3H6O3,C3H7O3 and C2H5O2: Implications for the Interstellar Medium
在星际介质（ISM）中复杂有机分子的形成是天体化学和生命前化学的核心，因为这些物种可能作为生命所必需的生物分子的前体。虽然在ISM中尚未发现甘油醛（HOCH 2CH（OH）C（O）H，GCA），但在各种天文环境中存在结构相关的化合物表明它可能在星际条件下形成。在这项研究中，我们采用自动化反应发现工具AutoMeKin系统地探索气相化学反应网络（CRN）的C3 H6 O3（GCA），C3 H7 O3（氢化类似物），和C2 H5 O2。在wB 97 XD/Def 2-TZVPP理论水平上表征了反应途径，并使用竞争性规范统一统计（CCUS）模型计算了关键过程的速率系数，该模型考虑了多个动态瓶颈。我们的分析揭示了几个无障碍的途径，导致GCA或GCA和离去基团。值得注意的是，乙二醛（HCOHCO）和HOCHCH 2 OH自由基之间的反应，虽然还没有在ISM中检测到，被发现有效地产生GCA和甲酰基自由基。然而，除了上述的例外，大多数GCA形成通道导致高度振动激发的中间体，更有可能经历快速的单分子分解，而不是在典型的ISM条件下通过辐射发射来稳定。这些结果表明，虽然气相GCA的形成在化学上是可行的，但它可能是短暂的，难以直接检测。相比之下，甲醛、乙醇醛和（Z）-乙烯-1，2-二醇等替代产物在许多途径中占主导地位，并且与当前的天文观测结果更好地吻合。
2025-05-05 astro-ph.GA physics.chem-ph
A sensitivity study of the neutral-neutral reactions C + C3 and C + C5 in cold dense interstellar clouds
用于星际云模型的化学网络包含许多反应，其中一些反应的速率系数和/或产物很难确定。在这项工作中，我们报告了一种方法，用于提高使用灵敏度方法和从头计算的分子丰度的预测。2003年的化学网络的基础上，我们使用了两种不同的灵敏度的方法来确定最重要的反应作为一个密集的冷云模型的时间函数。在这些反应中，我们集中在C和C3之间以及C和C5之间的反应，因为它们对特定的重要物种如CO的影响以及它们对大量物种的一般影响。然后，我们使用从头算和动力学方法来确定一个改进的速率系数为前一个反应和一组新的产品，加上一个略有变化的速率系数为后者。将我们的新结果放在冷密云的伪时间依赖模型中，我们发现许多物种的丰度在早期发生了变化，这是基于CO和原子C丰度的巨大变化。我们比较了这些新的速率系数/产品的效果与观测丰度的比较，发现他们转移的最佳协议从3e 4年到（1-3）e5年。
2009-01-13 astro-ph.GA physics.chem-ph
Review of important reactions for the nitrogen chemistry in the interstellar medium
天体化学模型的预测强烈依赖于模拟中使用的反应速率系数。我们回顾了致密星际介质中含氮物种化学的一些关键反应，并提出了新的反应速率系数。评论的细节以与每个反应相关的表格的形式给出。新推荐的速率系数具有不确定性和有效温度范围，并将纳入KIDA（kida.obs.u-bordeaux1.fr）。
2013-10-16 astro-ph.GA
Formation of anionic C,N-bearing chains in the Interstellar medium via reactions of H$^{-}$ with HC$_x$N for odd-valued x from 1 to 7
我们研究了在星际介质（ISM）中H $^-$阴离子在气相中与氰基聚炔中性分子反应的相对效率，导致形成不同长度的阴离子C $_x$ N $^-$线性链和H $_2$。所有的反应都是没有障碍的，高度放热的反应，提供了一个化学路线，形成相同长度的阴离子链。对系列中所有奇数成员（x=1，3，5，7）相应的反应势能面（RPES）进行了量子计算.我们采用最小能量路径（MEP），以获得相关的过渡态（TS）的配置和使用变分过渡态（VTS）模型中的后者，以获得化学速率。结果表明，在100 K左右的典型温度下，x=3和x=5时存在一组明显较大的速率值，而CN $^-$和C $_7$ N $^-$的速率值较小.然而，在这些温度下，所有的速率都大于目前文献中对辐射电子附着（REA）速率的估计，从而表明在这些温度下，本化学路径相对于REA过程的重要性更大。我们的研究结果的物理原因进行了详细讨论，并与现有的观测结果。
2018-07-29 astro-ph.GA physics.chem-ph
Efficient Production of S$_8$ in Interstellar Ices: The effects of cosmic ray-driven radiation chemistry and non-diffusive bulk reactions
在这项工作中，我们重新研究了发生在星际尘埃颗粒的冰幔上和冰幔中的硫化学，并报告了对标准天体化学模型的两个新修改的影响;即：（a）将宇宙射线驱动的辐射化学和（b）假设快速，非扩散反应的关键自由基在散装。从我们的密集分子云模型的结果表明，这些变化可以有一个深刻的影响，在冰地幔中的含硫物种的丰度，包括在固相H $_2$ S和HS的丰度减少，并在OCS，SO $_2$，以及纯硫的同素异形体，特别是S $_8$的丰度显着增加。这些纯硫物种-虽然几乎不可能直接观察-长期以来一直被推测为潜在的硫储层，我们的结果可能是最准确的估计，但其丰度在密集的ISM。此外，这些更新的模式的结果被认为是在良好的协议与现有的观测数据。最后，我们研究了我们的研究结果的影响方面，迄今未知的硫水库认为存在于稠密的星际环境。
2019-11-04 astro-ph.GA physics.chem-ph
Ion-molecule reactions involving HCO$^+$ and N$_2$H$^+$: Isotopologue equilibria from new theoretical calculations and consequences for interstellar isotope fractionation
$Aims$：我们重新访问与新的增强精度的基本同位素交换反应的理论动力学参与的$^{12}$ C/ $^{13}$ C，$^{16}$ O/ $^{18}$ O，和$^{14}$ N/ $^{15}$ N平衡，因为这些反应已经被实验研究非常详细。$Methods$：电子结构方法被用来探索势能面，全维振转计算，计算振转能级的数值精确，和化学网络模型，以估计在星际条件下的丰度比。$Results$：HCO $^+$与CO反应的新的丰度，提供了与以前的理论值，特别是在低温下，显着不同的速率系数，导致新的丰度比相关的碳化学网络。具体而言，我们得到H $^{12}$ C $^{18}$ O $^+$丰度的减少和H $^{13}$ C $^{16}$ O $^+$和D $^{13}$ C $^{16}$ O $^+$丰度的增加。在所有研究的情况下，离子与中性可极化分子的反应通过中间质子结合的复合物进行，该复合物被发现是非常稳定的。对于复合物OCH $^+$. CO，OCH PDMATHAMV. OC，COHOC $^+$，N $_2$. HCO $^+$，N $_2$ H $^+$. OC，和NPDMATHABMW HN $_2^+$，我们还计算了振动频率和离解能。$Conclusions$：线性质子结合复合物具有相当大的偶极矩，这可能有助于它们的检测。
2014-04-22 astro-ph.GA physics.chem-ph
Hydrogen transfer reactions of interstellar Complex Organic Molecules
在恒星形成的早期阶段，自由基重组被认为是导致富含CO的冰中形成复杂有机分子（COMs）的原因。然后，这些COM可以经历氢加成和提取反应，导致更高或更低的饱和度。在这里，我们已经研究了14个分子乙二醛，乙醇醛，乙二醇，甲酸甲酯和另外三个反应，其中涉及\ce{CH_nO}片段的氢转移反应。只有当在低温下的描述中调用隧道效应时，越势垒反应才是可能的。因此，所研究的反应的速率常数计算使用瞬子理论，考虑到量子效应固有的。反应的特点是在气相中，但这是由于CO分子的反应景观的最小改变预计将产生有意义的结果，CO丰富的冰。我们发现，速率常数不应该外推的基础上的高度的障碍，因为障碍的形状起着越来越大的作用，在降低温度。仅仅考虑反应类型是不可能预测速率常数的，特定的反应物和官能团起着至关重要的作用。然而，在单个分子中，从醛基上夺取氢似乎总是比氢加到同一个碳原子上更快。涉及重原子隧穿的反应，例如，断裂或形成C-C或C-O键的速率常数比涉及H转移的速率常数低得多。
2018-06-06 astro-ph.GA physics.chem-ph
Cosmic-ray-induced dissociation and reactions in warm interstellar ices
上下文宇宙射线粒子击中暗分子核心中的星际颗粒可能会引起整个颗粒加热。CR加热的晶粒的高温允许克服体扩散和反应的能量障碍。此外，冰分子被直接宇宙射线诱导解离破坏。目的。我们提供了一个合理的估计宇宙射线引起的表面-地幔扩散的意义，冰中的化学反应，并在恒星形成的星际云核冰物种的解离。方法.我们考虑了在坍缩的低质量星前核和在初始阶段的原恒星的包层加热与三相化学动力学模型的气体团。该模型包括一个适当的处理随机方面的全谷物加热和新的实验数据的解离。结果我们发现宇宙射线引起的效应主要限于碳链物种丰度的增加。对主要物种丰度的影响最多只有几个百分点。冰中HNC与HCN冰丰度比增加。结论.在模型中考虑的过程中，解离可能是最重要的，而扩散和反应的温暖的谷物是不太重要的。所有这三个过程都促进了复杂分子的合成，包括有机物质。
2014-12-15 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.chem-ph
Where does the energy go during the interstellar NH$_3$ formation on water ice? A computational study
在星际介质最冷的区域（10- 20 K），星际颗粒的冰表面作为化学反应的固态载体。在它们的合理作用中，第三体被提倡，其中表面反应的反应能分散在整个晶粒中，使产物稳定。这种能量耗散过程在原子尺度上了解得很少，尽管它对天体化学有很大的影响。在这里，我们研究，通过量子力学模拟，形成NH3通过连续的H-添加到原子N在水冰表面，特别注意第三体的作用。我们首先表征氢化反应和可能的竞争过程（即，H-抽象），其中H-加法比H-抽象更有利。随后，我们通过从头算分子动力学模拟研究了加氢反应能的命运。结果表明，约58--90%的能量被冰面迅速吸收，引起冰温暂时升高。不同的能量耗散机制进行了区分。一种更普遍的机制是基于新形成的物种的高度激发的振动模式和冰水分子的振动模式的耦合。第二种机制，在NH $_3$形成期间是唯一的，是基于瞬态H $_3$ O $^+$ /NH $_2^-$离子对的形成，其显著加速了能量向表面的转移。最后，我们的研究结果相对于星际合成NH $_3$和它的化学解吸到气体中的天体物理意义进行了讨论。
2022-12-29 astro-ph.GA physics.chem-ph
Diastereoselective Formation of trans-HC(O)SH Through Hydrogenation of OCS on Interstellar Dust Grains
随着最近检测到越来越复杂的含硫分子的存在，对其化学形成途径的研究需要跟上步伐，以合理化观察，提出新的检测候选者，并为化学进化模型提供输入。在本文中，我们从理论上描述了分子云中类似于星际尘埃颗粒的非晶态固体水表面OCS的氢化通道。我们的研究结果表明，显着的反应产物是trans-HC（O）SH，最近检测到的益生元分子对G+0.693。该反应是非对映选择性的，解释了在天文观测中似乎没有顺式异构体。我们发现，该反应进行通过一个高度本地化的自由基中间体（顺式-OCSH），这可能是必不可少的形成其他含硫复杂的有机分子，由于其缓慢的异构化动力学上的非晶态固体水。
2021-10-06 astro-ph.GA physics.chem-ph
The Automated Reaction-Pathway Search reveals the Energetically Favorable Synthesis of Interstellar CH3OCH3 and HCOOCH3
本文利用基于过渡态理论的自动化反应路径搜索，系统研究了星际二甲醚和甲酸甲酯的气相形成路径，发现CH3OCH3可通过中性物种的无势垒放热反应高效生成，而HCOOCH3的气相形成效率较低。
2023-08-10 astro-ph.EP astro-ph.GA physics.chem-ph
From interstellar carbon monosulfide to methyl mercaptan: paths of least resistance
通过10个中间自由基和分子将一硫化碳（CS）连接到甲基硫（CH3SH）的29个反应已经被表征为与冷星际冰的表面化学相关。发现这些冰中可能存在的中间物种比以前认为的要多，如反式和顺式六氯环己烷。计算了自由基-中性反应的活化能和反应能，以及低温（T> 45~K）速率常数。另一方面，对于无势垒自由基-自由基反应，已经确定了分支比。这两组信息的组合首次提供了完整的H + CS反应网络的定量信息。在这个网络的早期，也就是星际云生命的早期，HCS是主要的自由基，而后来它首先变成CH2SH，最后变成CH3S。
2018-06-08 astro-ph.GA
Reaction Networks For Interstellar Chemical Modelling: Improvements and Challenges
本文综述了星际介质中分子合成的化学模拟的现状。目前的知识状态有关的速率系数和它们的不确定性的主要气相过程-离子中性反应，中性-中性反应，辐射缔合，解离复合-进行了审查。重点放在那些已被确定的反应，通过敏感性分析，作为“至关重要的”在确定预测的丰度的物种中观察到的星际介质。这些敏感性分析已经进行了气相模型的三个代表性的，分子丰富的，天文来源：冷致密的分子云TMC-1和L134 N，和扩大的星周包层IRC +10216。我们的审查导致了许多关键反应的速率系数的新的值和不确定性的建议。这些新的数据对TMC-1和L134 N的预测丰度的影响。星际尘埃颗粒也影响了观测到的星际介质中分子的丰度。它们的作用包括在气体颗粒中，与气相模型不同。我们审查的方法，将吸积到，和反应，在这样的模型中的晶粒表面，以及描述一些最近的实验努力，在实验室中模拟和检查相关的过程。这些努力包括对氢原子的表面催化复合、对已知存在于星际颗粒表面的冰上和冰内的化学处理以及对解吸过程的实验，解吸过程可能使颗粒上形成的物质返回气相。
2010-11-04 astro-ph.GA
Can cyanide radicals drive molecular backbone growth on interstellar icy grains?
Instituto de Física Fundamental, CSIC（西班牙国家研究委员会基础物理研究所）；Leiden University（莱顿大学）
研究通过量子化学计算探讨了吸附在星际尘粒类比物上的氰化物自由基与乙炔和乙烯的反应，发现反应活性受反应物相对取向影响，且在冰中反应与气相反应不同，强调了局部冰结构在星际尘埃化学中的重要性。
2026-03-16 astro-ph.GA
Atom addition reactions in interstellar ice analogues
本文综述了基于实验室的星际冰化学研究的最新进展。重点是原子加成反应，说明水，二氧化碳和甲醇如何在天文学相关的温度下形成固态，以及更复杂的物种的形成，如羟胺，一种重要的益生元分子，和乙醇醛，最小的糖，进行了讨论。这些反应在恒星和行星形成的黑暗时代特别相关，即，当紫外线的作用受到限制时。只有通过专门的实验室研究才有可能对这些过程进行定量表征，即，在大量参数如温度、原子通量和冰形态的完全控制下。由此产生的数字，物理和化学常数，例如，势垒高度、反应速率和分支比提供了关于分子作用过程的信息，是天体化学模型所需的输入，以便将实验室环境的典型时间尺度与理解星际介质演化阶段所需的时间尺度联系起来。详细的实验以及天体化学的影响的结果进行了讨论。
2015-07-09 astro-ph.GA
Molecular hydrogen formation on interstellar PAHs through Eley-Rideal abstraction reactions
我们目前的实验数据上的气相多环芳烃（PAH）阳离子的H2形成过程。这个过程进行了研究，通过暴露晕自由基阳离子，限制在一个射频离子阱，气相H原子。已观察到最多23个氢原子的顺序连接。暴露于原子D而不是H可以将附着与竞争的抽象反应区分开来，因为后者现在在测量的质谱中留下了独特的指纹。使用真实的截面和用于附着和提取的屏障对实验结果进行建模，得到提取与附着截面的1：2的比率。抽象的强大贡献表明，H2形成星际PAH阳离子是一个数量级更相关的比以前认为的。
2018-08-28 astro-ph.GA
Radical Addition and H Abstraction Reactions in C2H2, C2H4 and C2H6: A Gateway for Ethyl and Vinyl Bearing Molecules in the Interstellar Medium
最近的星际探测包括大量在其结构中含有乙烯基（C2 H3）和乙基（C2 H5）的分子。对于这些分子中的一些，没有明确的实验或理论证据支持它们从更简单的前体形成。我们进行了系统的搜索可行的反应从封闭的壳烃含有两个碳原子（乙烷，C2 H6;乙烯，C2 H4;和乙炔，C2 H2）与确定可行的化学路线的目标，形成乙烯基和乙基分子的星际尘埃颗粒。我们的研究结果表明，H和OH自由基都是将乙炔和乙烯转化为更复杂的自由基的关键，这些自由基易于继续反应并形成星际复杂的有机分子。相关的反应，例如OH加成，呈现出高于10 $^{1}$ s $^{-1}$的速率常数，这可能与OH在晶粒上的扩散竞争。类似地，H原子加成到乙炔和乙烯中是一个非常快的过程，在所有情况下速率常数都在10 $^{4}$ s $^{-1}$以上，并且通过量子隧穿大大增强。夺氢反应不太相关，但在涉及OH自由基的特定情况下可能发挥作用。与其他自由基NH 2、CH 3的反应可能对含乙基和乙烯基的分子的化学性质具有小得多的影响。
2022-06-01 astro-ph.GA
Formation of Cyanoformaldehyde in the interstellar space
最近，绿岸望远镜怀疑人马座B2（N）中有氰甲醛（HCOCN）分子，尽管这一观测结果尚未得到证实。在恒星形成区及其周围，这种分子可以通过两种丰富的星际物质H2CO和CN之间的放热反应形成。迄今为止，该分子形成的反应速率系数是未知的。有根据的猜测被用来通过化学建模来解释这种分子的丰度。本文通过量子化学计算，得到了HCOCN生成的经验速率系数以及HCOCN分子生成过程中不同的化学性质。虽然HCOCN对单分子分解是稳定的，但这种气相分子可以通过许多其他方式被破坏，例如：离子分子反应或宇宙射线的作用。离子-分子反应速率是用俘获理论计算的。我们还将获得的速率系数纳入我们的大型气体-颗粒化学网络，以研究这些物种在各种星际条件下的化学演化。还研究了HCOCN的同位素体之一（DCOCN）的形成。我们的研究预测了在冰相中发现具有相当高丰度的HCOCN和DCOCN的可能性。为了在各种星际环境中探测HCOCN或DCOCN，有必要了解这些分子的光谱特性。为此，我们进行了量子化学计算，以找出不同的光谱参数的HCOCN的电子，红外和转动模式的转变。我们清楚地表明同位素取代（DCOCN）在HCOCN的振动级数中起着重要作用。
2013-06-17 astro-ph.GA physics.chem-ph
The quest for a plausible formation route of formyl cyanide in the interstellar medium: a state-of-the-art quantum-chemical and kinetic approach
星际复杂有机分子（iCOMs）被认为主要形成于尘埃颗粒表面。然而，星际介质（ISM）中的中性气相反应可以发挥重要作用。本文通过研究醛与氰基自由基的反应，发现甲醛（CH $_2$ O）和乙醛（CH $_3$ CHO）都能生成甲酰基氰（HCOCN）。由于精确的量子化学计算，然后速率常数的评估，我们已经能够建议和验证的HCOCN，在ISM中观察到的分子之一的形成的有效机制。有趣的是，CH $_2$ O的反应机理在低温下非常有效，而CH $_3$ CHO的反应机理在高于200 K的温度下更加有效.
2020-07-16 astro-ph.GA physics.chem-ph
Elemental nitrogen partitioning in dense interstellar clouds
许多稠密星际云的化学模型预测，大多数气相元素氮应该以N2的形式存在，其丰度比氢低大约五个数量级。作为一种同质双原子分子，N2很难通过红外或毫米波长跃迁进行光谱检测，因此其丰度通常通过其反应产物N2 H+间接推断。两个主要的形成机制，每个涉及两个自由基-自由基反应是在这样的环境中的N2的来源。在这里，我们报告的测量低温速率常数的这些过程之一，N + CN反应下降到56 K。该反应的测量速率常数和最近确定的其他两个反应牵连在N2的形成的影响进行测试，使用气体颗粒模型，采用严格评估的化学网络。我们表明，星际氮作为N2存在的量取决于其气相形成和原子氮耗尽到晶粒之间的竞争。由于控制N2形成的反应是低效的，我们认为N2并不代表星际氮的主要储库物种。相反，更不稳定形式的氮（如NH3）的丰度升高应该存在于星际冰上，促进含氮有机分子的最终形成。
2012-06-21 astro-ph.GA
Formation of phosphorus monoxide (PO) in the interstellar medium: insights from quantum-chemical and kinetic calculations
近年来，在恒星形成区和彗星67 P/Churyumov-Gerasimenko中发现了一氧化磷（PO）-生命前化学的一种重要分子。这些研究表明，在星际介质中，PO是系统地最丰富的含磷物质，其丰度是$\sim$的1-3倍，高于第二丰富的含磷分子氮化磷（PN）。PO比PN更丰富的原因仍然不清楚。目前还没有对气相中的磷进行实验研究，可能是因为处理其化合物有困难。因此，原子磷的反应性需要使用可靠的计算工具进行研究。为此，国家的最先进的量子化学计算已被用来评估准确的反应速率和分支比的P + OH $\rightarrow$ PO + H和P + H $_2$ O $\rightarrow$ PO + H $_2$反应的框架内的主方程方法的基础上从头过渡态理论。OH和H ${_2}$ O可以是原子磷的潜在氧化剂的假设是基于H ${_2}$ O在ISM中的普遍存在。它的破坏然后产生OH，这是另一个非常丰富的物种。虽然基态磷原子与水的反应由于出现能垒而不是PO的相关来源，但P + OH反应代表了PO在星际介质中的重要形成途径。动力学结果表明，该反应符合Arrhenius动力学行为，其速率系数α =2.28 $\times$ 10 $^{-10}$ cm ${^3}$分子$^{-1}$ s $^{-1}$，β =0.16，γ =0.37 K随温度升高而增大.
2021-08-19 astro-ph.GA physics.chem-ph
The Reaction between Atomic Carbon and Molecular Nitrogen as a Source of Cyanamide and Carbodiimide on Interstellar Ices
Univ. Bordeaux, CNRS, Bordeaux INP, ISM, UMR 5255（波尔多大学）
研究原子碳与分子氮在星际冰表面的反应，揭示其在形成氰胺和碳二亚胺中的关键作用，改进了现有星化学模型。
2026-04-17 astro-ph.GA
Quantum tunneling during interstellar surface-catalyzed formation of water: the reaction H + H$_2$O$_2$ $\rightarrow$ H$_2$O + OH
从H + O $_2$路线开始的星际颗粒表面上的水形成网络的最后一步是H和H $_2$ O $_2$之间的反应。已知该反应具有高活化能，因此在低温下它只能通过隧穿进行。然而，到目前为止，在低于200 K的温度下没有速率常数可用。在这项工作中，我们使用瞬子理论计算的标题反应的速率常数，有和没有同位素取代下至50 K的温度。计算是基于密度泛函理论，与其他基准的活化能使用不受限制的单参考和多参考耦合簇单点能量。计算了H + H $_2$ O $_2$ $\rightarrow$ H $_2$ O + OH和H + H $_2$ O $_2$ $\rightarrow$ H $_2$ + HO $_2$的气相双分子速率常数，并与已有的实验数据进行了比较.我们发现一个分支比，在114 K时，标题反应至少得到两个数量级的支持。在星际介质中，这种反应主要发生在水面上，这增加了两种反应物相遇的可能性。为了模拟这种情况，向系统中加入一个、两个或三个旁观者H2O分子。给出了Eley-Rideal双分子速率常数和Langmuir-Hinshelwood单分子速率常数。动力学同位素效应的各种情况下进行比较的实验数据，以及常用的天体化学模型中的表达式。矩形屏障和Eckart近似都导致大约一个数量级的误差。最后，拟合的速率常数作为天体化学模型的输入。
2016-11-28 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.chem-ph
A cryogenic ice setup to simulate carbon atom reactions in interstellar ices
讨论了一种用于研究分子云中星际冰固态反应路线的定制碳原子束源的设计、实现和性能。该源集成到现有的超真空装置，表面反应模拟装置（SURFRESIDE $^{2}$），扩展了这个双原子（H/D，O和N）光束线装置与第三个原子（C）光束线的一个独特的系统，是完全适合于探索复杂的有机分子固态形成的代表性星际云条件下。讨论了该系统的参数空间，其中包括碳原子撞击冰样品的通量，它们的温度，以及温度对冰反应的潜在影响。为了减少装置内部的碳污染，已经投入了大量的努力来将光束尺寸限制在样品尺寸的限制内。通过实例实验C + $^{18}$ O $_2$定量研究了C原子束的性能，并得到了计算得出的激活势垒的支持。讨论了该源通过C原子反应研究星际复杂有机分子固态形成的潜力。
2020-04-20 astro-ph.GA astro-ph.SR
Unusual Low Temperature Reactivity of Water. The CH + H2O Reaction as a Source of Interstellar Formaldehyde?
水是星际空间中氧气的一个重要储存体，并且通过远红外辐射冷却在恒星形成的物理学中起着关键作用。虽然水蒸气在原恒星的外流中含量很高，但由于其在气相中的低温反应性有限，它对这些区域的化学演化的贡献很小。在超音速流反应器中，我们对CH + H2O无势垒反应进行了50 K的动力学实验。测得的速率在室温以下迅速增加，证实并扩展了早期统计计算的预测。该反应的开放产物通道表明，该过程可能是原恒星包层中甲醛形成的重要气相途径。
2013-08-19 astro-ph.EP astro-ph.GA
Hydrogenation of HOCO and formation of interstellar CO$_2$: A not so straightforward relation
本文研究了星际HOCO自由基的H-抽取反应，发现其产物显著依赖于HOCO的异构体形式，揭示了星际CO$_2$的形成机制比传统认知更复杂，需重新评估其形成路径。
2025-03-03 astro-ph.GA
Structures and Properties of Known and Postulated Interstellar Cations
正离子在星际化学中发挥着重要作用，特别是在寒冷的环境中，化学被认为主要是离子驱动的。然而，与中性物种相比，大多数存在于天体化学反应网络中的阳离子在天体化学文献中没有完全表征。为了填补这一空白，我们进行了新的精确的量子化学计算，以确定262个阳离子的结构和能量，这些阳离子具有多达14个原子，这些原子被假定在星际化学中发挥作用。采用CCSD（T）/aug-cc-pVTZ//M06-2X/cc-pVTZ单点能计算方法计算了电偶极和总电子能。目前的工作补充了Woon和Herbst（2009）的研究，他们描述了星际化学中涉及的200种中性物质的结构和能量。两者合计，这两个数据集可以用来估计是否反应，假设在目前的天体化学反应网络，是可行的从热化学的角度来看，因此，以提高目前的网络用于模拟星际化学的可靠性。我们提供了一个实际的例子的潜在用途的阳离子加上中性数据集。结果表明，两个反应，涉及含硅离子和目前广泛使用的反应网络KIDA和UMIST，不能发生在冷ISM中，因为吸热。
2021-07-23 astro-ph.GA
Accurate rate coefficients for models of interstellar gas-grain chemistry
考虑了晶粒尺寸和涨落效应，大大改进了模拟晶粒表面化学的方法。然而，目前在气体-颗粒化学的所有实际模型中使用的反应速率系数是不准确的。我们提供了这些关键的速率系数，既准确又容易纳入气体颗粒模型的表达式。我们使用在早期的工作，其中的反应速率系数被定义为一个第一次通过问题，这是用随机游走理论解决得到的确切结果。这里给出的近似反应速率系数很容易包含在所有的星际气体-颗粒化学模型中。与常用的表达式相反，它提供的结果与详细的动力学蒙特卡罗模拟完全一致。我们还显示了涉及多个物种的反应的速率系数。
2009-11-02 astro-ph.GA
On the relevance of the H2 + O reaction pathway for the surface formation of interstellar water - A combined experimental and modeling study
星际水的形成通常被认为发生在低温（10-20 K）下黑暗分子云中的冰尘埃颗粒表面，涉及氧同素异形体的氢化反应。由于这些区域中分子氢和原子氧的丰度很高，因此H2 + O反应也被认为对水的形成有显着贡献。然而，气相实验和计算，以及固相实验工作与这一假设相矛盾。在这里，我们使用精确执行的程序升温脱附（TPD）实验在超高真空设置结合动力学蒙特卡罗模拟，以建立从H2和O开始的水生产的上限。这些反应物在不同温度和不同同位素组成的一系列（对照）实验中聚集在CO2基质中。用四极质谱仪在TPD时检测到的水量主要来自腔室本身的污染。然而，如果水是通过H2 + O在表面上少量产生的，这只能用经典和隧道反应机制相结合来解释。一个绝对保守的上限为反应速率推导出与微观动力学蒙特卡罗模型，将上限转换为一个最大可能的反应速率。将这一速率转化为天体化学相关参数的模拟运行，表明在致密的星际云中，H2 + O在OH中反应的贡献上限为11%，从而形成水。然而，我们的实验和理论结果表明，这种贡献可能要低得多。
2014-09-10 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Formation of interstellar complex organic molecules on water-rich ices triggered by atomic carbon freezing
本研究通过量子化学方法揭示了水冰上原子碳自发生成高反应性^3C-OH$_2$的机制，该机制不仅限制了裸碳原子的反应性，还为非能量方式形成乙醇等星际复杂有机分子提供了新路径。
2023-10-23 astro-ph.GA physics.chem-ph
Non-Energetic Formation of Ethanol via CCH Reaction with Interstellar H2O Ices. A Computational Chemistry Study
乙醇（CH $_3$ CH $_2$ OH）是一种相对常见的分子，通常存在于恒星形成区域。最近的研究表明，它可能是几种所谓的星际复杂有机分子（iCOMs）的母体分子。然而，这个物种的形成路线仍然存在争议。在目前的工作中，我们研究了乙醇的形成，通过CCH与一个H $_2$ O分子属于冰的反应，作为一个测试案例，调查的可行性的化学反应的基础上“自由基+冰组分”计划作为一种替代机制的iCOMs的合成，超越了通常的自由基-自由基耦合。这是通过DFT计算，采用两个集群的18和33水分子作为冰模型。结果表明，CH $_3$ CH $_2$ OH可以通过该反应机理形成。CCH与水冰簇上的H $_2$ O的反应可以是无障碍的（由于边界冰水分子作为质子转移助剂的帮助），导致乙烯醇前体（H $_2$ CCOH和CHCHOH）的形成。乙烯醇的后续氢化产生乙醇是呈现低活化能势垒的唯一步骤。最后，我们讨论了这些发现的天体物理意义。
2022-02-23 astro-ph.GA
Organic matter in interstellar dust lost at the approach to the heliosphere: Exothermic chemical reactions of free radicals ignited by the Sun
目标。我们解决了在太阳系内测量时星际尘埃中缺失的有机物质的难题，同时无疑存在于围绕太阳系的本地星际云（LIC）中。方法.我们提出了一个理论上的论点，即有机化合物升华几乎瞬间通过放热反应，当太阳照射引发化合物中的自由基的重组或碳键的重排。结果事实证明，触发温度位于20 $-$-50 K的范围内，考虑到有机材料的升华发生在所谓的星际中性原子的过滤区域之外。我们发现，在太阳系中的LIC尘埃的原位测量结果在高估的LIC的气体与尘埃的质量比，除非考虑到有机材料的升华。我们还发现，以前的星际拾取离子的测量已经确定了气体和有机材料的总元素丰度，而不是单独的星际气体。结论.我们的结论是，LIC有机物质遭受升华途中日光层，这意味着我们的理解LIC灰尘从太空任务是不完整的。由于土星轨道内的太空任务无法提供任何关于LIC尘埃有机物质的信息，因此必须等待未来对奥尔特云内边缘的探索任务，以彻底了解LIC中的有机物质。一旦我们的星际有机物质通过自由基的放热化学反应升华的模型得到证实，来自弥漫的星际介质的胚种说的假设就被排除了。
2020-09-29 astro-ph.EP astro-ph.GA
Gas-phase formation of glycolonitrile in the interstellar medium
本研究利用 AutoMeKin 筛选星际介质低温气相反应，发现 OH+CH₂CN 可高效生成 HNC，而 OH+CH₂CNH 是形成乙醇腈的最有前景途径。
2023-08-18 astro-ph.GA physics.chem-ph
The interstellar gas-phase chemistry of HCN and HNC
我们回顾了涉及HCN和HNC在暗分子云中的反应，以阐明这些异构体的新化学源和汇。发现HCN-HNC体系中最重要的反应是HCNH+（HCNH+ + e-）的解离还原（DR）反应，离子CN + H3+，HCN + C+，HCN和HNC与H+/He+/H3+/H3 O +/HCO+的反应，N + CH 2反应以及两个新的反应：H + CCN和C + HNC。我们测试了新的速率常数和分支比对暗云条件下气体-颗粒化学模型预测的影响。快速的C + HNC反应保持HCN/HNC比显著高于1，只要碳原子丰度保持高。然而，当碳原子和CO耗尽时，HCN与H3+的反应接着HCNH+的DR用于将HCN异构化成HNC，导致HCN/HNC比接近或略大于1。这与TMC-1和L134 N中的观测结果一致，考虑到在许多辐射转移模型中使用与HCN相同的HNC旋转激发速率常数对HNC丰度的高估。
2014-06-06 astro-ph.GA
Observation of spontaneous N-bearing PAH formation using ion trap: a new formation pathway in the interstellar medium
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
研究通过离子阱技术与电子结构计算，揭示了吡啶𬭩离子与乙炔的无能垒反应，形成新的含氮多环芳烃，对 Titan 大气和星际介质的星化学有重要意义。
2026-08-20 astro-ph.GA physics.chem-ph
The effect of selective desorption mechanisms during interstellar ice formation
分子云中星际颗粒上冰的主要成分--水和碳氧化物--出现在不同的光学深度。这意味着选择性解吸机制在起作用。本文提出了一个收缩的低质量分子云核的天体化学模型。冰被视为由表面和三个次表层（亚层）组成。研究了光脱附、反应脱附和间接反应脱附。后者通过H+H反应在颗粒上的脱附而表现出来。包括浅层地下物质的解吸。模拟结果表明，在核心收缩的早期阶段存在一个“光子主导的冰”。地下冰被星际光子化学处理，产生复杂的有机分子。从地下层解吸的结果在高COM气相丰度在Av = 2.4…10弹匣这可能有助于解释暗核中的COM观测。结果发现，光解吸主要支配的开始冰积累到颗粒。反应特异性反应解吸对于通过高度放热的原子加成反应形成的小分子是有效的。较高的反应脱附效率导致较低的COMs气相丰度。间接反应解吸允许密切再现所观察到的H2O：CO：CO2的比例对一些背景恒星。据推测，这可以通过其效率符合顺序CO > CO2 >> H2O的任何机理来实现。在冻结结束后，这三个亚层代表了地幔化学上不同的部分。8... 10.5 mag是CO冰出现的可能AV阈值。较低的数值得到了观察结果的支持。
2015-03-12 astro-ph.GA physics.chem-ph
Unimolecular Chemical Kinetics in the Interstellar: Competition of Infrared Radiation and Collision Activation Mechanisms
本文基于扩展 Lindemann 理论提出无量纲数 $PR$，用于判别星际单分子反应由碰撞活化还是红外辐射活化主导，并以典型反应和主方程计算验证 $PR^*\approx10$。
2024-10-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
Formation of S-bearing complex organic molecules in interstellar clouds via ice reactions with C2H2, HS, and atomic H
本研究针对星际硫丰度观测与预期不符的问题，通过10K下的实验室实验结合计算，证实SH自由基可启动含硫有机分子形成网络，明确了CH3CH2SH等产物及生成路径，为星际含硫分子研究提供依据。
2024-07-13 astro-ph.GA astro-ph.SR
New SiS destruction and formation routes via neutral-neutral reactions and their fundamental role in interstellar clouds at low and high metallicity values
本研究通过CCSD(T)-F12计算和Nautilus模型扩展中性-中性反应网络，发现Si+HS和S+SiC通道对SiS丰度起关键作用，其重要性堪比离子-中性反应，高金属丰度下SiS产生显著增强。
2024-04-11 astro-ph.GA
Computational investigation on the thermodynamics of H2CO + NH2 NH2CHO + H on interstellar water ice surfaces
甲酰胺在生物化学中起着关键作用，因为它是最简单的分子，从生物学的角度来看，它含有四个最重要的原子：氢，碳，氮和氧。由于它的重要性，这种分子的形成已被研究，并考虑了不同的途径，无论是在气相和尘埃颗粒的冰，因为它是第一次被发现。在目前的工作中，甲酰胺的形成路线从NH2和H2CO，一个反应通道，建议发生在气相中的热力学，已在理论上研究的情况下发生的冰尘埃颗粒模拟的集群和周期性的方法。不同的DFT泛函已被用来获得准确的能量值的反应中所涉及的机械步骤。
2021-10-28 astro-ph.GA physics.chem-ph
The origin of the E/Z isomer ratio of imines in the interstellar medium
最近对亚胺（如氰基甲亚胺、乙亚胺和2-丙炔-1-亚胺）的异构体E和Z的天文观测表明，这些异构体在ISM中的丰度相差约3-10倍。已经提出了几种理论来解释观察到的行为，但没有一种成功地解释了[E]/[Z]比。在这项工作中，我们提出了一个详细的研究在星际条件下（在10-400 K的温度范围内）的一步E-Z异构化反应的氰基甲亚胺，乙亚胺和2-丙炔-1-亚胺的动力学。由于其相关的高能势垒（约13，000 K），该反应先前被认为在ISM中是不可行的。在这封信中，我们表明，考虑到多维小曲率隧道近似，隧道效应即使在低温下也能实现异构化。这是由于这样的事实，即代表性的隧穿能量位于最不稳定的异构体的振动基态直到约150 K，使得从最不稳定异构体到最稳定异构体的异构化反应常数基本恒定。对所有观测到的亚胺，预测的[E]/[Z]比值与天文观测报道的几乎相同。该研究表明，ISM中亚胺的[E]/[Z]比强烈地取决于它们的相对稳定性。
2021-04-16 astro-ph.GA physics.chem-ph
Pathways to Interstellar Amides via Carbamoyl (NH2CO) Isomers by Radical-Neutral Reactions on Ice Grain Mantles
本研究通过计算探究星际冰粒幔层中酰胺经NH2CO异构体的自由基-中性形成路径，明确各反应能垒与产物，提出纳入相关替代路径可提升天体化学模型的酰胺丰度预测准确性。
2024-07-09 astro-ph.GA
Cracking the Puzzle of CO2 Formation on Interstellar Ices. Quantum Chemical and Kinetic Study of the CO + OH -> CO2 + H Reaction
本研究通过量子化学计算和动力学模拟，揭示CO+OH反应在星际冰上形成CO2的机制，指出在极性冰中需通过HOCO中间体及后续反应实现，而非极性冰中效率较低，与JWST观测相符。
2023-07-09 astro-ph.GA
Polyaromatic Hydrocarbons with an Imperfect Aromatic System as Catalysts of Interstellar H$_{2}$ Formation
本研究针对星际H₂形成机制问题，通过量子化学计算发现具有非完美芳香体系的小型多环芳烃相比苯能提升50K下催化H₂形成的速率，为理解星际H₂生成提供了新依据。
2022-10-22 astro-ph.GA
The Effect of an Inert Solid Reservoir on Molecular Abundances in Dense Interstellar Clouds
在决定星际气体中的分子丰度时，化学物质的冻结作用是什么，这个问题是一个有争议的问题。我们调查了一个理论的情况下，致密的星际分子云核心的化学动力学随时间变化的建模，其中晶粒表面反应故意不包括在内。这意味着，气相和固相丰度仅受气体反应、颗粒上的吸积和解吸的影响。我们比较结果的参考模型，其中没有吸积发生，只有气相反应。我们可以追踪到分子吸积和解吸的纯物理过程对气相化学具有重大的化学后果。引入气体-颗粒相互作用的主要影响是长期的分子丰度变化，这种变化在星前核的典型寿命期间远未达到平衡。
2013-01-09 astro-ph.GA
Subsurface chemistry of mantles of interstellar dust grains in dark molecular cores
上下文星际分子云中许多观测到的化合物的丰度仍然缺乏解释，尽管广泛的研究包括气体和固体（尘埃颗粒表面）相反应。目标。我们的目标是定性地证明这样一个想法，即星际颗粒上的氢贫乏的地下化学至少是这些化学“异常”的一部分。当地幔中的光分解反应释放出游离氢时，这种化学反应在冰冷的地幔中发展，游离氢通过扩散逃离地幔。这导致地幔的化学成分发生严重变化，因为地幔中的孔隙为新的贫氢环境中的反应提供了表面。方法.我们提出了一个简单的动力学模型，使用现有的天体化学反应数据库。气相，表面和地下孔隙反应包括在内，是分子的物理转化。结果我们的模型产生显着更高的丰度比大多数其他模型的各种氧化物种。对于某些具有足够反应网络的物种，我们也得到了很好的结果。因此，我们认为贫氢地幔化学可能确实在分子云的化学演化中起作用。结论.氢向外扩散的重要性还有待进一步研究证实。许多氧化物种之间的大量固相反应对于获得良好的定量建模结果以与观测结果进行比较至关重要。我们推测，各种无法观测到的贫氢硫含氧酸衍生物可能是负责的“消失”的硫在暗云核心。
2012-07-11 astro-ph.GA hep-lat
Evidence of surface catalytic effect on cosmic dust grain analogues: the ammonia and carbon dioxide surface reaction
宇宙尘埃颗粒的表面化学在星际和星周环境中低温下分子的形成中起着重要作用。这是第一次，我们通过实验证明了灰尘表面的催化作用，使用热反应CO2 + 2NH 3 = NH 4 + NH 2COO-，这也是自由基-自由基反应的代理。纳米尺寸的无定形硅酸盐和碳颗粒在我们的实验室被用作颗粒模拟物。在晶粒上的表面催化加速了在80 K的温度下研究的反应的动力学，与分子固体中发生的反应相比，该反应的动力学最多可达3倍。颗粒表面催化效应的证据为星际和星周分子在尘埃表面形成的实验和计算打开了一扇大门。颗粒表面的氨基甲酸铵或完整地释放到原恒星或原行星盘阶段，可以启动一个生物前反应网络。因此，在星际云、原恒星包层和原行星盘中寻找氨基甲酸铵和它的子分子氨基甲酸，应该是一个很大的兴趣。
2019-05-31 astro-ph.GA
Efficient Surface Formation Route of Interstellar Hydroxylamine through NO Hydrogenation II: the multilayer regime in interstellar relevant ices
羟胺（NH 2 OH）是太空复杂益生元物种的潜在前体之一。在这里，我们提出了一个详细的实验研究羟胺形成通过一氧化氮（NO）表面氢化天文相关条件。这项工作的目的是调查羟胺的形成效率在极性（富含水）和非极性（富含一氧化碳）星际冰类似物。研究了一个由最终产物（N2 O、NH 2 OH）和中间产物（HNO、NH 2 O等）组成的复杂反应网络。产品进行了讨论。主要结论是，羟胺的形成是通过一个快速和无障碍的机制发生，它被发现在一个富水的环境中，在较低的温度下，甚至更丰富地形成。在平行，我们实验验证了非形成羟胺UV光解NO冰在低温下，以及非检测NC-和NCO-键轴承物种UV处理后，NO在富含一氧化碳的冰。我们的结果被实施到一个天体化学反应模型，这表明，NH 2 OH是丰富的在暗分子云条件下的固相。一旦NH 2 OH从冰粒中解吸，它就可以形成更复杂的物质（例如，甘氨酸和β-丙氨酸）。
2017-05-25 astro-ph.GA
Formation of the interstellar sugar precursor, (Z)-1,2-ethenediol, through radical reactions on dust grains
本研究通过计算模拟尘埃颗粒表面反应，提出乙烯醇经OH加成与H抽提两步可形成星际糖前体(Z)-1,2-乙烯二醇，揭示吸附模式与反应立体选择性的关联，为理解星际益生元分子起源提供依据。
2024-08-16 astro-ph.GA
Hydrogen abstraction reactions in formic and thioformic acid isomers by hydrogen and deuterium atoms. Insights on isomerism and deuteration
分子在星际介质中的异构现象及其机理是空间有机分子化学的基本问题。特别是，对于简单的甲酸和硫代甲酸，在分子云中发现的低温表明，在气相中的顺反异构化必须受到阻碍。发生在星际尘埃颗粒顶部的反应可以解释低温下异构体的相互转化。我们研究了星际尘埃颗粒表面易发生的由吸氢反应引发的甲酸和硫代甲酸异构化过程。类似地，酸的氘富集可以通过相同的机制发生。我们的目标是阐明这两个主题，以增加我们对空间有机分子关键前体的理解。
2022-04-06 astro-ph.GA
Interstellar nitrile anions: Detection of C3N- and C5N- in TMC-1
我们报告的第一次检测C3 N-和C5 N-对冷暗核心TMC-1在金牛座地区，使用Yebes 40米望远镜。观测到的C3 N/C3 N-和C5 N/C5 N-丰度比分别为140和2，这与富碳恒星IRC+10216的拱星包层中发现的丰度比相似。虽然中性粒子的形成机制在星际云（离子-中性反应）和星周云（光解离和自由基-中性反应）中是不同的，但C3 N/C3 N-和C5 N/C5 N-丰度比的相似性强烈表明了这些阴离子在星际云和星周云中形成的共同化学途径。我们讨论了辐射电子连接的作用，N原子与碳链阴离子Cn-之间的反应，以及H-与HC 3 N和HC 5 N的反应作为形成CNN-的可能途径。TMC-1中C5 N-的检测为将IRC+10216中发现的谱线归属于该阴离子提供了强有力的支持，因为它排除了含金属物质或振动激发态的可能性。从TMC-1和IRC+10216中观测到的C5 N-和中性自由基C5 N的频率中导出了一组新的转动参数。
2020-09-07 astro-ph.GA
