星际未证认红外谱带载体的化学结构研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11473023
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    92.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1502.恒星结构演化和大气、变星双星和多星系统
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The "Unidentified Infrared Emission (UIE) Bands"are a distinctive set of emission features at 3.3, 6.2, 7.7, 8.6 and 11.3 micron. They are ubiquitously seen in a wide variety of astrophysical environments, including galaxies at redshifts z>4. They account for >20% of the total infrared power of the Milky Way and dominate the heating of interstellar gas. Since their first detection in 1973, the carriers of the UIE bands remain unidentified. A popular hypothesis is that the UIE bands arise from the vibrational modes of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) molecules. More recently, it has also been suggested that the UIE bands are due to mixed aromatic/aliphatic organic nanoparticles ("MAON"). We propose to examine whether the UIE carriers are mostly aromatic (like PAHs) or largely aliphatic but with aromatic units (like "MAON"). As the aromatic C-H bond vibrates at 3.3 micron while the aliphatic C-H bond vibrates at 3.4 micron, the observed intensities of the 3.3 and 3.4 micron emission features could allow us to estimate the aliphatic fraction of the UIE carriers (i.e., the fraction of C atoms in aliphatic chains). To this end, we will first compile the UIE spectra of a wide variety of objects and determine the ratio of the power emitted from the 3.4 micron aliphatic C-H feature to that from the 3.3 micron aromatic C-H feature (I3.4/I3.3). We will use the DFT-based Gaussian09 software to calculate the band strengths of the 3.4 micron feature (A3.4) and the 3.3 micron feature (A3.3) for a large number of PAH molecules with methyl side-groups. Finally, we will estimate the aliphatic fraction of the UIE carriers from I3.4/I3.3 and A3.4/A3.3 and explore whether (and how) it varies with astrophysical environments (e.g., hardness of the exciting starlight photons, starlight intensity).
"未证认的红外谱带"(UIE)广泛分布于多种天体环境,占银河系红外辐射总量20%以上,并主导星际气体加热。UIE的载体目前尚无定论,流行的模型分为两类:①以芳香性苯环结构为主的PAH 分子;②芳香性苯环与脂肪性碳氢长链并重的纳米尘粒。本项目拟定量研究各种天体环境的UIE谱带载体的"脂肪度"。基于芳香C-H 键产生UIE的3.3微米振动谱征,而脂肪C-H键产生3.4微米振动谱征,(1)分析各种天体环境UIE光谱,得到3.3、3.4微米谱征辐射能量比值I3.3/I3.4;(2)通过密度泛函理论计算附着多种侧基(sidegroups)的多种PAH 分子的3.3 微米芳香C-H 键强度A3.3及3.4 微米脂肪C-H 键强度A3.4;(3)基于I3.3/I3.4 和A3.3/A3.4,算出各个天体环境的UIE 载体的脂肪度,并研究脂肪度与天体环境的关系。本项目将有助于确定UIE载体的化学结构。

结项摘要

本项目研究了各种天体环境下UIE谱带载体的化学结构:芳香性(aromatic) vs. 脂肪性(aliphatic),及其与所处天体环境(星光“硬度”,星光强度)的关系,并计算了多种具有代表性的aromatic-aliphatic混合体的红外振动谱,确定芳香性和脂肪性振动谱征的本征振动强度。(1) 从第一性原理出发,采用基于密度泛函理论和分子轨道理论(多体微扰方法)量子化学软件包“Gaussian09”计算多种PAH分子附着多种侧基的红外振动光谱,获得了UIE光谱中几条重要的谱带(3.3、3.4、6.2、6.85微米)比较可信的振动本征强度值A3.3,A3.4,A6.2,A6.85。其中部分结果已经得到了实验的验证。(2) 将计算得到的本征强度值输入尘埃模型,模拟了不同天体环境下,不同大小、不同脂肪度的UIE载体分子、离子的理论光谱,给出了在不同天体环境下UIE载体脂肪度与谱征强度比之间的关系。(3) 整理了同时具有芳香性和脂肪性振动谱征的数十个天体的UIE光谱,对这些光谱进行拟合并对波长积分,给出了各个谱征辐射的总能量。结合理论结算结果,我们从多方面得出结论:UIE载体的脂肪度一般<10%,即UIE载体是芳香族主导的,脂肪性成分只占其中很小部分。同时,我们也系统研究了天体环境与UIE载体脂肪度的关系,发现星光越软、电离度越低,脂肪度越低。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
On Graphene in the Interstellar Medium
论星际介质中的石墨烯
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/aa93d5
  • 发表时间:
    2017-11-20
  • 期刊:
    ASTROPHYSICAL JOURNAL
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Chen, X. H.;Li, Aigen;Zhang, Ke
  • 通讯作者:
    Zhang, Ke
The C–H Stretching Features at 3.2–3.5 micron of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons with Aliphatic Sidegroups
脂肪族侧基多环芳烃在3.2~3.5微米处的C-H拉伸特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    The Astrophysical Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang X. J.;Li Aigen;Glaser R.;Zhong X. J.
  • 通讯作者:
    Zhong X. J.
High spatial resolution spectroscopy of Tycho's SNR with Chandra
第谷 SNR 与钱德拉 (Chandra) 的高空间分辨率光谱
  • DOI:
    10.1088/1674-4527/17/2/16
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    RESEARCH IN ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Guo Yun-Dong;Yang Xue-Juan
  • 通讯作者:
    Yang Xue-Juan
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons with Aliphatic Sidegroups: Intensity Scaling for the C-H Stretching Modes and Astrophysical Implications
具有脂肪族侧基的多环芳烃:C-H 拉伸模式的强度缩放和天体物理意义
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/aa5fa9
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    ASTROPHYSICAL JOURNAL
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Yang X. J.;Li Aigen;Glaser R.;Zhong J. X.
  • 通讯作者:
    Zhong J. X.
On the aliphatic versus aromatic content of the carriers of the 'unidentified' infrared emission features
关于“未识别”红外发射特征的载体的脂肪族与芳香族含量
  • DOI:
    10.1093/mnras/stw1740
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Yang X. J.;Glaser R.;Li Aigen;Zhong J. X.
  • 通讯作者:
    Zhong J. X.

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其他文献

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  • 通讯作者:
    夏建陵
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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    --
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  • 通讯作者:
    常俊杰
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    --
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  • 作者:
    杨雪娟;李守海;李梅;黄坤;夏建陵
  • 通讯作者:
    夏建陵
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    南方医科大学学报
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    --
  • 作者:
    赵小林;闫剑群;陈坷;杨雪娟;李金容;张嫄
  • 通讯作者:
    张嫄

其他文献

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星系多环芳香烃的激发和辐射
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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