ИСТИНА

Впечатляющий прогресс, достигнутый в области современной наблюдательной астрономии и астрофизики в последние десятилетия, послужил стимулом для развития интенсивных лабораторных исследований, направленных на моделирование процессов физико-химической эволюции молекулярного вещества в межзвездном пространстве и различных космических объектах. Характерными особенностями многих космических сред являются очень низкие объемные концентрации молекул и криогенные температуры. В связи с этим метод матричной изоляции, широко используемый в химических исследованиях на протяжении шести десятилетий, может быть весьма полезным как для интерпретации результатов астрофизических наблюдений, так и для верификации возможных механизмов ключевых астрохимических процессов (в частности, процессов образования полициклических ароматических углеводородов и предбиологической эволюции вещества на молекулярном уровне). Однако эти возможности до сих пор не вполне осознаны специалистами в области молекулярной астрофизики, исследования различных групп не систематизированы, а современные обзоры в мировой литературе отсутствуют. В настоящем обзоре будут рассмотрены важнейшие результаты недавних исследований с использованием матричной изоляции, которые вносят вклад в решение астрохимических проблем в двух основных аспектах: (1) спектроскопия астрохимически важных (в том числе недавно обнаруженных в различных космических объектах) молекул, ионов и радикалов, стабилизированных в условиях матричной изоляции; (2) экспериментальное моделирование механизмов радиационно-индуцированных процессов, протекающих в «холодных» космических средах (межзвездные, кометные и планетные льды). В рамках первого аспекта особое внимание будет уделено новым спектроскопическим данным, полученным с использованием различных методов (электронная и колебательная спектроскопия поглощения, ЭПР), а также сопоставлению экспериментальных и расчетных характеристик. В контексте моделирования астрохимических процессов будут рассмотрены химические эффекты при прямом возбуждении изолированных молекул и передаче энергии, первоначально поглощенной средой, анализируются данные по влиянию инертного окружения на радиационно-индуцированные процессы и обсуждается возможность использования результатов экспериментов по матричной изоляции для интерпретации механизмов процессов в молекулярных льдах, встречающихся в космических объектах. Отдельное внимание будет уделено недавним исследованиям спектроскопических характеристик и радиационно-индуцированной эволюции матрично-изолированных слабых межмолекулярных комплексов, которые можно рассматривать в качестве "строительных блоков" для холодного синтеза сложных молекул в отсутствии диффузионной подвижности. Кроме того,будут рассмотрены результаты использования матричной изоляции для изучения кинетики и механизма «темновых» процессов с участием атомов и высокореакционных интермедиатов, которые могут протекать в условиях космической среды при криогенных температурах. В заключительной части будут проанализированы перспективы использования матричной изоляции в лабораторной астрохимии, имеющиеся ограничения, а также возможности развития новых методологических и экспериментально-методических подходов в этой области для решения ключевых астрохимических проблем. Обзор может не только позволить сформировать новый взгляд на лабораторное моделирование астрохимических процессов, но и быть полезным для специалистов в различных областях химии и химической физики (радиационная химия, фотохимия, молекулярная спектроскопия, химия низких температур).

Публикация обзорной статьи по теме НИР

Руководитель коллектива имеет многолетний (более двадцати лет) опыт исследований радиационно-химических превращений молекул в условиях матричной изоляции, по результатам которых опубликовано более 60 статей в ведущих международных журналах. В исследованиях были использованы оригинальные экспериментальные методики, некоторые из которых являются уникальными и не имеют аналогов в других лабораториях мира. В рамках развития этих работ в последние пять лет в Лаборатории химии высоких энергий Химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова группой руководителя проекта проводятся систематические исследования, направленные на моделирование "холодных" радиационно-индуцированных астрохимических процессов с помощью матричной изоляции. В 2017 году под его руководством соавторами данного обзора защищены кандидатские диссертации по данной проблематике.