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科学家发现最原始的光氧化催化剂 为原始大气与生命的产生提供转化支持
发布日期:2023-09-05 15:42:17  稿源:cnBeta.COM

研究人员证明,由氨和甲烷等离子体形成的固体可以利用阳光催化胺到亚胺的转化,这一过程可能是早期生物大分子形成的关键。研究表明,原始大气可能为这种转化提供了必要的催化剂,从而支持了早期 RNA 分子的进化。

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太阳是地球上第一批生化分子的关键动力,它与催化剂一起促进了关键反应,加快了化学过程。一组研究人员最近证明,氨和甲烷等离子体相互作用产生的一种物质有可能利用光能促进胺到亚胺的转化。

这种机制可能是最早的生物分子形成的重要原因。这些发现最近发表在《Angewandte Chemie》杂志上。

30 至 40 亿年前,在原始地球上,第一批生物分子正在生命爆发之前形成。然而,这些早期化学反应需要催化剂。王新晨和中国福州大学的一个研究小组发现,原始大气本身就可以作为这些催化剂的来源。

研究小组利用甲烷和氨气(它们很可能存在于笼罩着太古宙的高温气体混合物中),使用化学气相沉积法生产出含氮碳化合物作为可能的催化剂。他们发现,在反应室中,分子从氨气和甲烷等离子体中凝结到表面,迅速生长形成一种类似于掺氮石墨的固态含氮碳聚合物。

研究小组观察到,不规则结合的氮原子赋予了这种聚合物催化活性位点和电子结构,使其能够被光激发。研究人员随后转而证明这种物质在光的作用下可以还原或氧化其他物质的程度。

早期地球上最重要的反应之一可能是亚胺的形成。亚胺又称希夫碱,是胺的一种脱氢形式,胺是由碳、氮和氢组成的化合物。许多化学家认为,在原始地球上,亚胺可能参与了第一代遗传分子核糖核酸(RNA)的形成。王和他的团队可以证明,他们的等离子催化剂可以利用阳光将胺转化为亚胺。

研究小组说,基于氮化碳的光催化剂,如等离子体产生的物质可以持续数百万年,并产生重要的化学中间体。此外,它们还可以作为含碳和含氮化合物的来源。通过证明仅利用早期地球大气中存在的气体和条件就有可能产生这种催化剂,这项研究为生物分子可能的进化路径提供了新的启示。

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