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一.研究背景

天体化学学科属于天文学，是研究宇宙空间中原子与分子的丰度和演化，以及与辐射之间相互作用的学科，这门学科是天文学，化学和物理学的重叠交叉。星际空间中原子和分子及其与辐射的相互作用，星际介质及分子云的形成，原子和分子的组分组成，形成过程以及演化和终产物（星际尘埃以及生命物质等）的研究有重要的意义。

多环芳香烃化合物（PAHs,Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)及其衍生物基本确定是各种天体物理对象中观测到的中红外发射特征（主要包括3.3，6.2，7.7，8.6与11.3）的光谱载体，这些振动谱带特征大多可以归属为多环芳香烃化合物分子的碳碳（CC）伸缩，碳氢（CH）伸缩，碳氢（CH）分子平面内的面内和面外的弯曲等振动模式。在星际空间中，吸收星际空间紫外光辐射的多环芳烃化合物的光化学过程在星际空间中物理和化学环境的演化过程中起着关键作用，尤其是大质量的多环芳香烃化合物（30至100个C原子）及其衍生分子团簇。

图一：通过斯必泽（Spitzer）空间望远镜获得的Orion Bar（H2S1）星云的光解离区和行星状星云NGC 7027的中红外发射光谱
图二：星际空间中有机分子的演化模型
C60中性分子于2010年在星际空间的反射星云中被确认；C60正离子也于2015年被确定为弥散星
际谱带的载体，即DIBs（diffuse interstellar bands）的载体，这也是从第一次观测到DIBs
将近100年来，DIBs的载体的光谱特征第一次被确认：其在可见波段的两个谱带（963.2和
955.7nm）与观察到的DIBs谱带高度匹配，如下图所示。

对于C60的形成过程，认为(Tielens,A.G.G.M.,等)当空间气体(molecular cloud)经过光解离区
（Photo-Dissociation-Region,PDR)并进入空腔(cavity)时，多环芳香烃化合物分子团簇会光
解解离或者在光照射下转化为稳定的多环芳香烃化合物分子，然后通过进一步的光化学过程被
破坏掉或者转化为更稳定的C60分子和其它笼型分子，如下图所示。

（目前我们实验室主要研究工作主要集中在绿色方框所包含的区域）

二.研究方向

1.实验模拟研究

1.多环芳香烃化合物分子离子及其衍生物

2.富勒烯与多环芳香烃化合物形成的分子团簇

对于1和2的形成及演化和光化学动力学过程，搭建专门的实验室装置来产生、研究和表征光激发后的演化模式；以及研究光解离和光电离对激发波长和光强度的依赖性

3.多环芳香烃化合物和富勒烯的加氢过程。

2.量化理论计算

量化计算得到一系列多环芳烃化合物分子离子和富勒烯的衍生分子团簇的形成过程和光演化模型，以及这些分子团簇的红外光谱特征;在获得的实验数据和已知天文观测数据的基础上构建星际大分子在星际空间中的形成过程和演化模型。

3.搭建PDR光解离区的演化模型

使用描述光解离区环境的 Meudon PDR Code 和相关参数对目标光解离区的物理化学环境进行计算，并将得到的数据应用于计算多环芳烃化合物的演化模型和多环芳烃化合物的化学反应速率。

4.天文观测(建设中...)

 

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