Laureat FNP odkrył nieznaną wcześniej jonowa formę amoniaku
Dr Taras Palasyuk (laureat programu KOLUMB, edycja 2008), wraz ze współpracownikami, po raz pierwszy przeprowadził jonizację amoniaku (przeniesienie jednego atomu wodoru pomiędzy obojętnymi molekułami amoniaku [NH3], wskutek czego powstaje naładowany dodatnio jon ammonu [NH4+] i ujemnie naładowany jon amidkowy [NH2‾]). Uzyskane wyniki, które zmuszają do zrewidowania podstawowych teorii w naukach o Ziemi, zostały opublikowane w „Nature Communications”, jednym z najważniejszych magazynów naukowych.
Dr Palasyuk przeprowadził badania nad amoniakiem, w których wykazał, że w ciśnieniu około 120 Gigapaskali [GPa], tj. ~1.2 mln atmosfer (gdzie 1 atmosfera to ciśnienie, którego doświadczamy na co dzień) amoniak podlega przejściu fazowemu z fazy o charakterze molekularnym do fazy o charakterze jonowym, w której wyraźnie występują pary jonowe. Jest to pierwszy przykład pełnej jonizacji prostego związku, w którym występują wiązania wodorowe. Uzyskane wyniki mają fundamentalne znaczenie dla nauk o Ziemi oraz o innych planetach, zwłaszcza olbrzymich planetach gazowych (takich jak np. Uran czy Neptun), które zawierają duże ilości amoniaku. Odkrycie wcześniej nieznanej jonowej formy amoniaku zmusza do ponownego rozpatrzenia dotychczasowych teorii, m.in. powstawania pola magnetycznego tych planet.
Amoniak, podobnie jak woda, jest jednym z modelowych układów, w których dominującą rolę odgrywają wiązania wodorowe. W przypadku wody i amoniaku diagramy fazowe są zdominowane przez fazy molekularne. W swojej pracy autorzy wykazali jednak, że w ciśnieniu około 120 GPa (~1.2 mln atm.) amoniak podlega przejściu fazowemu z fazy o charakterze molekularnym do fazy o charakterze jonowym. Poza eksperymentalnymi dowodami wskazującymi na w/w przejście fazowe, teoretyczne symulacje ilustrują mechanizm wskazujący na unikalny charakter zaobserwowanego przejścia. W odróżnieniu od wody, w amoniaku wraz ze wzrostem ciśnienia nie następuje symetryzacja wiązań N—H, a bariera energetyczna towarzysząca procesowi przeniesienia protonu z jednej molekuły amoniaku do drugiej jest niezwykle niska i tym samym sprzyjająca spontanicznemu tworzeniu się par jonowych.
Dr Taras Palasyuk, główny autor publikacji, rozpoczął swoje badania nad amoniakiem na stażu podoktorskim w jednym z najlepszych laboratoriów zajmujących się badaniami materii w warunkach wysokich i ekstremalnie wysokich ciśnień statycznych – w Max-Planck Institute for Chemistry (Moguncja, Niemcy). Wyjazd ten był możliwy dzięki stypendium zagranicznemu FNP KOLUMB. Obecnie dr Taras Palasyuk, dzięki doświadczeniu zdobytemu na stażu podoktorskim, tworzy światowej klasy Laboratorium Wysokociśnieniowe w Instytucie Chemii Fizycznej PAN.
Źródło: FNP http://www.fnp.org.pl/laureat-fnp-odkryl-nieznana-wczesniej-jonowa-forme-amoniaku/