蓋世汽車訊 苯環(huán)（C6H6）是苯分子的結(jié)構(gòu)，為平面正六邊形，由6個碳原子和6個氫原子組成。近半個世紀(jì)以來，天體物理學(xué)家和有機化學(xué)家一直在尋找苯環(huán) 的起源。

天體物理學(xué)家表示，苯環(huán)可能是多環(huán)芳烴或多環(huán)芳烴的基本組成部分，多環(huán)芳烴是由垂死的富含碳的恒星爆炸形成的最基本的材料。這些環(huán)狀物質(zhì)最終會形成最早形式的碳。一些科學(xué)家稱，這些分子前體與地球上最早的生命形成有關(guān)。但多環(huán)芳烴也會帶來負(fù)面影響，如原油精煉廠背后的工業(yè)過程和燃?xì)?a class='link' href='http://www.vlxuusu.cn/tag/發(fā)動機' target='_blank'>發(fā)動機的內(nèi)部運作排放的多環(huán)芳烴會演變成煙灰等有毒空氣污染物。

（圖片來源：NASA）

早期宇宙中的恒星究竟是如何形成第一個苯環(huán)的？內(nèi)燃機中將苯環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)闊焿m顆粒污染物的化學(xué)反應(yīng)是如何發(fā)生的？長期以來，科學(xué)家們對這些問題一直很困惑。

據(jù)外媒報道，近期，勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）、夏威夷大學(xué)馬諾阿分校（University of Hawaii at Manoa）和佛羅里達(dá)國際大學(xué)（Florida International University）的研究人員首次使用實驗室方法，在宇宙條件下，對自由基，即不穩(wěn)定粒子，發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)行了實時測量，推動基本碳原子和氫原子聚結(jié)成原始苯環(huán)。

研究人員表示，這種發(fā)現(xiàn)是了解宇宙如何隨著碳化合物的增長而演化的關(guān)鍵。此外，它可以幫助汽車行業(yè)制造更清潔的內(nèi)燃機。炔丙基自由基（C3H3）因易失去電子而具有極強的反應(yīng)性，因此，幾十年來，一直被認(rèn)為與煙灰的形成有關(guān)。研究人員認(rèn)為，重組兩個炔丙基自由基（C3H3·+C3H3·）產(chǎn)生了第一個芳環(huán)苯。

此項研究是首次在天體化學(xué)和燃燒條件下演示“自由基炔丙基自反應(yīng)”。研究人員使用一種高溫、硬幣大小的反應(yīng)器“熱噴嘴”，模擬了內(nèi)燃機內(nèi)部的高壓高溫環(huán)境以及土星衛(wèi)星泰坦（Titan）富含碳?xì)浠衔锏拇髿?，并從?dǎo)向苯環(huán)的兩個炔丙基自由基觀察同分異構(gòu)體的形成。其中，同分異構(gòu)體是具有相同化學(xué)式但不同原子結(jié)構(gòu)的分子。

10年前，伯克利實驗室化學(xué)科學(xué)部的資深科學(xué)家Musahid Ahmed在伯克利實驗室的高級光源（ALS）進(jìn)行同步加速器實驗中曾采用過熱噴嘴技術(shù)。該技術(shù)依賴于真空紫外（VUV）光譜，可檢測單個同分異構(gòu)體。ALS是一種稱為同步加速器的粒子加速器，可產(chǎn)生從紅外線到X射線的極其明亮的光束。研究人員還使用該技術(shù)在大型多環(huán)芳烴和煙灰形成前阻止炔丙基自由基的自我反應(yīng)（僅為幾微秒）。

研究人員相信，該技術(shù)有助于未來生產(chǎn)出更清潔的內(nèi)燃機。一些分析師表示，可能還需要25年才能使用電動汽車（EV）取代整個傳統(tǒng)燃料汽車，因此擁有更高效的燃?xì)獍l(fā)動機仍然很重要。此外，為飛機和混合動力電動汽車的燃?xì)鈩恿Σ考鋫涓鍧嵉膬?nèi)燃機也會有助于減少二氧化碳排放。

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