الجامعات في أستراليا 
الجامعات في كندا 
الجامعات في ألمانيا 
الجامعات في ايرلندا 
الجامعات في الأردن 
الجامعات في نيوزلندا 
الجامعات في السعودية 
الجامعات في المملكة المتحدة 
الجامعات في الولايات المتحدة 
ملخص
يسعد مجموعة أبحاث كيمياء الغلاف الجوي والكواكب والنظرية (APTC) داخل كلية الكيمياء أن تعلن عن منحة دراسية لدرجة الدكتوراه، بتمويل كامل من مجلس مرافق العلوم والتكنولوجيا (STFC)، في المجال العام للكيمياء الفلكية. أحد محاور المشروع هو القياسات المعملية للحركية الكيميائية للتفاعلات الأولية في ظل الظروف التي تتم مواجهتها في الوسط بين النجمي والأغلفة الجوية للكواكب الخارجية، على نطاق من درجات الحرارة ولكن بشكل خاص في درجات الحرارة شديدة البرودة. يركز المشروع أيضًا على حساب المعلمات الحركية باستخدام الأساليب النظرية، ومحاكاة الكيمياء بين النجوم والأجواء الكوكبية باستخدام نموذج رقمي. سيتم دمج البيانات الحركية الجديدة التي تحددها التجربة أو النظرية في النماذج الكيميائية الفلكية لحساب وفرة الجزيئات الرئيسية في الفضاء، لمقارنتها مع ملاحظات التلسكوب، على سبيل المثال التي أجراها ALMA أو JWST. سيكون المشروع موضع اهتمام باحثي الدراسات العليا الذين يرغبون في العمل في أحدث كيمياء ما بين النجوم والكواكب الخارجية، وفي واجهة الكيمياء الفيزيائية والفيزياء الفلكية.
تضم مجموعة ATPC باحثين يعملون في طليعة الكيمياء الباردة بين النجوم، وتكوين الغبار في الأغلفة المحيطة بالنجوم للنجوم المتطورة؛ وكيمياء المعادن التي تذوب من الغبار الكوني، وتشكل السحب الجليدية في الغلاف الجوي للمريخ والزهرة؛ وتكوين الغلاف الجوي والكيمياء وقابلية السكن للكواكب الخارجية الصخرية. وقد تكون هناك أيضًا فرص للعمل في هذه المجالات. وصف كامل تم اكتشاف ما يقرب من 300 جزيء في الفضاء بين النجوم، والأغلفة الجوية للكواكب الأخرى (بما في ذلك الكواكب الخارجية) والمذنبات باستخدام التلسكوبات الفلكية الحديثة، مثل ALMA (مصفوفة أتاكاما المليمترية الكبيرة / تحت المليمترية) وJWST (تلسكوب جيمس ويب الفضائي) الذي تم إطلاقه مؤخرًا. يمكن للتلسكوبات اكتشاف الجزيئات التي تحتوي على مجموعة واسعة من المجموعات الوظيفية الكيميائية بدقة مكانية متزايدة (الجزيئات في الفضاء). أحد الأسئلة الرئيسية المفتوحة في الكيمياء الفلكية (فرع الكيمياء المرتبط بالظروف القاسية في الفضاء) يتعلق بآليات تكوين هذه الأنواع الكيميائية ومصيرها اللاحق، على سبيل المثال الجزيئات العضوية المعقدة (COMs) التي تعتبر اللبنات الأساسية لجزيئات ما قبل الحيوية الأكبر حجمًا والضرورية للحياة. هل تم إنشاء هذه الجزيئات على سطح الحبوب الباردة، أم أن كيمياء الطور الغازي تلعب دورًا مهمًا؟
اكتشفنا في ليدز أن التفاعلات بين نوعين محايدين في الطور الغازي تلعب دورًا رئيسيًا في الكيمياء الفلكية للبيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة مثل الوسط النجمي (ISM)، والسحب الجزيئية الكثيفة، والأقراص الكوكبية الأولية، والأغلفة الجوية الكوكبية، حيث يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى 10 كلفن. ومن الأمثلة على ذلك تفاعل جذر الهيدروكسيل مع الميثانول، والذي يستمر التفاعل على الرغم من وجود حاجز تنشيط كبير. بسرعة إلى المنتجات في درجات حرارة منخفضة للغاية [1]. تخبرنا معادلة أرينيوس أن معامل سرعة هذا التفاعل يجب أن يكون صغيرًا للغاية عند درجات الحرارة هذه. ومع ذلك، فإن تكوين مجمع فان دير فالس السابق للتفاعل ضعيف الارتباط، والذي يتمتع بعمر طويل بما يكفي للخضوع لنفق ميكانيكي الكم لتشكيل المنتجات، يسهل زيادة كبيرة في معامل المعدل عند درجات حرارة منخفضة للغاية. بعد المزيد من العمل الذي قمنا به نحن ومجموعات أخرى، وجد أن هذه النتائج المثيرة تنطبق أيضًا على تفاعلات OH والأنواع الجذرية الصغيرة الأخرى مع مجموعة متنوعة من الجزيئات [2-5].
في هذا المشروع، ستستكشف الآليات الكيميائية للتفاعلات الكيميائية الفلكية الرئيسية للأنواع الصغيرة التي تحتوي على O- وN- وC مع مجموعة متنوعة من الجزيئات الكيميائية الفلكية ذات الصلة (مثل COM) باستخدام كل من الطرق التجريبية والحسابية. يتضمن الجزء التجريبي من المشروع استخدام جهاز فوهة لافال النبضي [1-5]، والذي يستخدم التحلل الضوئي بالليزر جنبًا إلى جنب مع التحليل الطيفي الفلوري المستحث بالليزر (LIF) لدراسة حركية التفاعلات وصولاً إلى درجات حرارة منخفضة تصل إلى ~ 20 كلفن. تتيح مجموعة متنوعة من الفوهات إمكانية دراسة نطاق من درجات الحرارة يصل إلى ~ 150 كلفن ويمكنك أيضًا استخدام أجهزة أخرى في مختبرنا لدراسة التفاعلات عند درجات حرارة أعلى، تمثل، على سبيل المثال، أجواء الكواكب الخارجية. ومن المتصور أيضًا التعاون مع مجموعات أخرى باستخدام طرق تجريبية تكميلية لاستكشاف منتجات هذه التفاعلات.
في الجزء الحسابي من المشروع، ستحسب أسطح الطاقة المحتملة (PESs) للتفاعلات باستخدام الأساليب الكمومية من البداية باستخدام مجموعة برامج الكمبيوتر Gaussian. سوف تستخدم هذه المعدلات لحساب معاملات المعدل كدالة لدرجة الحرارة والضغط، جنبًا إلى جنب مع نسب تفرع المنتج باستخدام حزمة برامج نظرية المعدل MESMER [6]، والتي تم تطويرها في ليدز. سوف تقارنالتجربة والنظرية [3-5] من أجل توضيح آليات هذه التفاعلات، وسوف تقوم بتطوير معلمات معلمات المعدل. في المشروع، ستستخدم هذه المعلمات كمدخلات في النماذج الكيميائية الفلكية لحساب وفرة الجزيئات الرئيسية للمقارنة مع ملاحظات التلسكوب، وللتحقق من الأهمية الكيميائية الفلكية لهذه التفاعلات.
هناك مرونة داخل المشروع تتيح لك العمل في مجالات أخرى من أبحاث الكيمياء الفلكية في مجموعة البحث كيمياء الغلاف الجوي والكواكب والنظرية، على سبيل المثال تكوين الغبار في الأغلفة المحيطة بالنجوم للنجوم المتطورة، وكيمياء المعادن التي تذوب من الغبار الكوني، وتكوين السحب الجليدية، في الغلاف الجوي للمريخ والزهرة؛ وتكوين الغلاف الجوي والكيمياء وصلاحية الكواكب الخارجية للسكن.
المراجع
[1] Shannon, R. J., M. A. Blitz, A. Goddard and D. E. Heard، الكيمياء المتسارعة في التفاعل بين جذر الهيدروكسيل والميثانول في درجات الحرارة بين النجوم التي يتم تسهيلها عن طريق حفر الأنفاق، Nature Chemistry, 2013, 5, 745-749.
[2] هيرد، دي. إي.، التسارع السريع لتفاعلات تجريد ذرة الهيدروجين لـ OH عند درجات حرارة منخفضة جدًا من خلال المجمعات الضعيفة والأنفاق، حسابات الأبحاث الكيميائية، 2018، 51، 2620.
[3] دوغلاس، ك. م.؛ لي، L. H. D.؛ والش، C .؛ ليمان، JH؛ بليتز، M. A.؛ هيرد، دي. إي.، دراسة النمذجة التجريبية والنظرية والكيميائية الفلكية لتفاعل الطور الغازي بين جذري الميدوجين (NH2) والأسيتالديهيد (CH3CHO) في درجات حرارة منخفضة. مناقشات فاراداي، 2023، 245، 261-283.
#{21[4] West, N. A., Li, L. H. D., Millar, T. J., Van de Sande, M., Rutter, E., Blitz, M. A., Lehman, J. H., Decin, L., Heard, D.E., دراسة تجريبية ونظرية لحركية درجات الحرارة المنخفضة لتفاعل CN مع CH2O والآثار المترتبة على البيئات بين النجوم، فيزياء. الكيمياء. الكيمياء. فيز.، 2023، 25، 7719–7733.[5] دوغلاس، K. M.، D. Lucas، C. Walsh، M. A. Blitz، و D. E. Heard، التحقيق التجريبي والنظري لتفاعل C2H مع الفورمالديهايد (CH2O في درجات حرارة منخفضة جدًا وتطبيقه على النماذج الكيميائية الفلكية، ACS Earth Space Chem., 2024, 8, 2428−2441.
[6] جلواكي، جمهورية الكونغو الديمقراطية؛ ليانغ، C. H.؛ مورلي، سي. بيلينغ، MJ؛ روبرتسون، س. ه.، MESMER: حل المعادلات الرئيسية مفتوحة المصدر لتفاعلات الآبار متعددة الطاقة. مجلة الكيمياء الفيزيائية. أ، 2012، 116 (38)، 9545-9560.