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Item Experimental simulation of fast electron bombardment of methanol ice and its implications in astrochemistry(Universidade do Vale do Paraíba) Freitas, Fabricio Moreira; Pilling, SergioNeste trabalho, simulamos experimentalmente o comportamento do gelo de metanol (CH3OH) numa temperatura de 12 K sob bombardeio de um feixe de elétrons rápidos (4.9 keV) na tentativa de reproduzir os processos fisioquímicos induzidos por elétrons em ambientes espaciais. A análise da amostra por espectroscopia infravermelha revela o surgimento de novas espécies, incluindo CO2, CO, H2O e CH4, devido ao processamento pela radiação ionizante. Quantificamos a seção de choque efetiva de destruição do metanol (5.5 × 10-19 cm2) e determinamos a seção choque efetiva de formação para as novas espécies produzidas. Além disso, caracterizamos a fase de equilíbrio químico (EQ), que se torna evidente em fluências mais altas. Calculamos também as abundâncias moleculares e avaliamos o rendimento de dessorção induzido por elétrons rápidos na amostra. Também foi estimado a escala de tempo necessária para atingir o equilíbrio químico em ambientes astrofísicos específicos impactados por elétrons. Este estudo contribui para uma melhor compreensão do efeito do bombardeio de elétrons em gelos astrofísicos e permite comparações significativas com os gelos ricos em compostos orgânicos em ambientes espaciaisItem Laboratory investigation of x-ray photolysis of ethanol ice and its implication on astrophysical environments(Universidade do Vale do Paraíba) Pilling, Sergio; Freitas, Fabricio MoreiraHere we present experimental results on the irradiation of ethanol ice (CH3CH2OH) by broadband soft X-rays to simulate the effect processing of organic-rich astrophysical ices by space radiation. This molecule was detected in the interstellar medium in molecular clouds like Sagittarius B2 and towards nebulas like Orion KL. The experiments were performed at the Brazilian Synchrotron Facility LNLS/CNPEM, at Campinas, SP. The frozen sample was analyzed in-situ by infrared spectroscopy (IR) in a simulated astrophysical environment at different radiation fluences. The results show the formation of several new molecular species such as CO2, CO, H2O, CH4, CH3(CO)CH3(acetone), and CH3COOH (acetic acid). We determined the effective destruction cross-section of ethanol (~1×10-18cm2) and the formation cross-sections of the daughter species with values between 0.5 to 3.4×10-18cm2. The chemical equilibrium phaseof ice was characterized and desorption yield induced by X-rays was determined (0.13 molecules photon-1). The result helps us to understand the photolysis induced by X-rays in organic-rich ices in space environments.Item Investigação de laboratório de bombardeio de agentes ionizantes em gelos ricos em metanol e etanol : implicação na lua de Saturno e outros ambientes astrofísicos(2021-11-29) Oliveira, Sergio Pilling Guapyassu de; Ojeda González, Arian; Oliveira, Alexandre Soares de; Andrade, Diana Paula de Pinho; Chagas, Láysa Cristina Araujo Resende; Freitas, Fabricio Moreira; São José dos CamposNas regiões frias do espaço, a presença de radiação na faixa de UV, raios-X e raios cósmicos tem excitado, ionizado e dissociado moléculas, permitindo que ocorram novos canais de reação química (tanto em fase gasosa quanto em gelos) e, com isso, produzindo espécies químicas novas e aumentando a complexidade dessas regiões. Em particular, os gelos astrofísicos encontrados nestas regiões frias, além de catalisar diversas reações químicas, são também um reservatório de espécies orgânicas no espaço. Neste trabalho foi experimentalmente simulada a interação de dois gelos com a radiação ionizante. O primeiro experimento foi realizado com elétrons rápidos (1 keV) em uma amostra de metanol e amônia (CH3OH:NH3) na proporção de 10 partes de metanol para cada 1,4 partes de amônia e o segundo foi realizado através da radiação de fótons no espectro de ultravioleta e raios-X moles (6 a 2000 eV) em uma amostra de etanol puro (CH3CH2OH) que reproduzem as condições físico-químicas de alguns ambientes espaciais como o satélite natural Encélado de Saturno, gelos dentro de nuvens moleculares, gelos nas vizinhanças de objetos compactos (fontes importantes de raios-X), entre outros. O metanol foi encontrado na fase sólida em regiões frias, como superfícies de cometas, gelos nas proximidades de objetos estelares jovens e discos protoplanetários, bem como (na fase gasosa) em diferentes regiões do meio interestelar e interplanetário. A amônia (NH3) também foi detectada no meio interestelar em gelos astrofísicos isolados ou na superfície de Encélado, em conjunto com o metanol. O etanol, por sua vez, foi detectado no meio interestelar em nuvens moleculares como Sagittarius B2, em nebulosas como Orion KL e tem traços identificados nas proximidades de Saturno. Os experimentos foram realizados em gelos produzidos utilizando uma câmara portátil de alto vácuo do Laboratório de Astroquímica e Astrobiologia (LASA/UNIVAP) acoplada à linha de luz de monocromador de grade esférica (SGM) no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) em Campinas e em um canhão de elétrons no LASA em São José dos Campos. Os espectros de CH3OH:NH3 irradiada com elétrons apresentaram a formação das espécies filhas CO2, CO e OCN-, cujas seções de choque de formação experimental foram determinadas como 3,8 × 10-19 cm2, 3,1 × 10-19 cm2 e como 3,5 × 10-19 cm2 respectivamente. Já a seção de choque efetiva de destruição de CH3OH foi de 3,3 × 10-19 cm2 e de NH3 foi de 5,0 × 10-21 cm2. Os espectros de CH3CH2OH irradiada com raios-X moles apresentaram a formação das espécies filhas CO2, CO, H2O, CH4, CH3(CO)CH3 (acetona), e CH3COOH (ácido acético), cujas seções de choque de formação experimental foram determinadas como 7,5 × 10-19 cm2, 2,8 × 10-18 cm2, 4,4 × 10-19 cm2, 3,4 × 10-18 cm2, 2,2 × 10-18 cm2 e como 1,1 × 10-18 cm2 respectivamente. Já a seção de choque efetiva de destruição de CH3CH2OH foi de 9,9 × 10-18 cm2. Os valores de abundância percentual de cada espécie (EBR%) após o equilíbrio químico do sistema ser atingido foram, também, determinados: para moléculas irradiadas com elétrons rápidos assumindo os valores de CH3OH (62,4 %), CO (14,2 %), Espécies Desconhecidas (11,5 %), NH3 (7,8 %), CO2 (3,2 %) e OCN- (0,9 %); para moléculas irradiadas com raios-X moles assumindo os valores de CH3CH2OH (48,2 %), CH4 (21,3 %), Espécies Desconhecidas (15,4 %), H2O (7,1%), CH3(CO)CH3 (5,0 %), CO (2,3 %), CH3COOH (0,4 %) e CO2 (0,3 %). A partir dos dados obtidos foram realizadas estimativas de abundâncias químicas em Encélado e outros ambientes do cenário astrofísico atual.Item Laboratory investigation of x-ray photolysis of methanol ice and its implication on astrophysical environments(Sociedade Brasileira de Química) Freitas, Fabricio Moreira; Pilling, SergioMethanol (CH3OH) is one of the most abundant organic molecules in astrophysical environments. It has been found in cold regions such as surfaces of comets, ices near young stellar objects and protoplanetary disks, as well as in the gas phase in different regions in space. In this work, we experimentally simulate the methanol ice and its behavior when irradiated by broadband soft X-rays. The experiments were performed at the Brazilian Synchrotron Facility LNLS/CNPEM, employing a broadband photon beam (6 to 2000 eV). The frozen sample was analyzed in situ by infrared spectroscopy (IR) in simulated astrophysical at different radiation fluences. The results show the formation of several new species such as CO2, CO, H2O and CH4 during the photolysis CH3OH ice by soft X-rays. We determined effective destruction and formation cross-section, as well as the chemical equilibrium fluence (FE) and desorption yields. The timescale to reach chemical equilibrium in some astrophysical environments with soft X-rays were estimated. The result helps us to understand the photolysis induced by X-rays in organic-rich ices in space environments.