湖南教育新闻网讯（通讯员 杨琪）近日，湘潭大学物理与光电工程学院、恒星与星际物理湖南省高校重点实验室杨雪娟、甄军锋教授团队在天体物理国际权威期刊《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）上发表最新研究成果。该研究突破了星际介质中含氮有机分子形成机制不明确、多环芳烃氮化路径不清晰等关键科学问题，为理解星际空间中分子多样性和前生命有机物质来源提供了全新理论证据与关键实验支撑，也为天文观测数据的解释指明了方向。物理与光电工程学院博士后张聪聪为论文第一作者，杨雪娟教授为通讯作者，湘潭大学为论文第一完成单位，中国科学技术大学为论文合作单位。
氮元素作为宇宙中第五丰富的元素，在星际空间中主要以原子形式存在。含氮多环芳烃（PANHs）被认为是重要的生命前体物质，氮原子如何与多环芳烃反应形成复杂含氮有机分子，是星际有机物质演化和天体生物学研究的重要问题。针对以上问题，团队通过自主搭建的仪器平台装置，在实验室中模拟星际介质中PAH阳离子与氮原子的碰撞反应，解析了PAH氮化/脱氮反应路径，系统探究了TBPP（C36H16）阳离子在氮原子轰击下的气相化学演化过程。
研究结果表明，氮原子能够有效地与多环芳烃物种反应，生成一系列氮化TBPP阳离子[C36H16Nn]+(n=1–5)以及脱氢氮化物[C36H10-15Nn]+(n=1–5)。在10.0秒暴露时间下，检测到最高质量阳离子为[C36H16N5]⁺，表明五个氮原子已依次添加入PAH分子中，且脱氢TBPP阳离子表现出比非脱氢对应物更高的化学反应活性。同时，研究团队首次识别出氮化TBPP阳离子的脱氮化途径，通过失去CN或HCN/HNC单元，形成具有奇数碳原子，含有五元碳环的较小质量的PAH阳离子，如[C35H15]+，再次印证了氮化过程在大型PAHs自上而下演化中的潜在作用。研究结果突出了PAH阳离子在氮原子轰击下演化的重要性，并证明了含氮官能团（如C=N、C–N–H和C–N–C基团）的复杂星际有机物种的形成。
湘潭大学恒星与星际物理湖南省高校重点实验室科研团队聚焦恒星物理、星际介质、计算天体物理、天体化学等领域，在星际介质分子演化、多环芳烃化学过程、星级分子光谱的理论建模等方向取得多项重要成果。此次在星际介质含氮多环芳烃形成机制领域的突破性成果，进一步完善了实验室天体物理研究体系，为大规模天文观测数据的解释与前生命化学物质起源研究奠定了基础。
编辑：曹鑫宇 实习 朱爽
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