Ионно-молекулярные реакции распространены повсеместно. Они важны для возникновения первичной жизни, поскольку солнечный ветер падает на химические вещества, превращая их в пребиотические строительные блоки жизни. Ионно-молекулярные реакции также являются основным процессом, лежащим в основе протонно-биомолекулярных столкновений, имеющих значение для протонной терапии рака. Чтобы лучше понять эти механизмы, новое исследование предоставляет новые данные о столкновениях низкоэнергетических протонов с фураном и его производными молекулами, которые являются моделями единицы сахара дезоксирибозы, обнаруживаемой в биологических процессах. Эти результаты были опубликованы в EPJ D Томашем Васовичем из Гданьского технологического университета, Польша, и его коллегами в рамках тематического выпуска «Низкоэнергетические взаимодействия, связанные с атмосферными и экстремальными условиями».
В частности, авторы исследуют взаимодействия положительно заряженных ионов, таких как протоны, катионы углерода и кислорода, вступающих в столкновение с газовыми молекулами фурана и гидрированных производных фурана, называемых тетрагидрофураном (ТГФ), в диапазоне энергий 50 до 1000 электронвольт. Для этого они идентифицируют продукты реакции, обнаруживая их люминесценцию с помощью эмиссионной спектроскопии, индуцированной столкновениями. Они также прослеживают эволюцию лежащих в основе столкновительных процессов.
Основываясь на обнаружении необычно сильных атомных линий серии Бальмера водорода, исследование показывает, что создание возбужденного водорода зависит от типа выбранного снаряда и его скорости. Они считают, что в процессах столкновений преобладает передача электронов от молекул-мишеней к протонам. Сначала протон захватывает электрон молекулы-мишени, образуя возбужденный атом водорода, затем этот возбужденный атом водорода распадается, испуская фотон определенной длины волны.
Они обнаружили, что значения факторов депопуляции зависят от энергий столкновения и показывают большую депопуляцию более высоких состояний водорода. Сравнивая коэффициенты депопуляции, полученные для разных катионов, они могут различать разные столкновительные процессы. Авторы полагают, что результаты исследования могут быть непосредственно применены для разработки программной диагностики, которая является более точной, чем доступные в настоящее время решения.