Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Matthias Kling del Max Planck Institute for Quantum Optics (MPQ) e dell'Università Ludwig-Maximilian di Monaco (LMU), in collaborazione con l'Università americana di Sharjah, ha scoperto un nuovo metodo per la produzione di idrogeno protonato (H ⁺ ₃ ). Con l'aiuto di impulsi laser ad alta intensità, sono stati in grado di innescare una reazione tra le molecole d'acqua sulla superficie delle nanoparticelle con conseguente creazione di ioni triidrogeno. Questo scenario imita le condizioni che si trovano nello spazio esterno, in cui le particelle di polvere/ghiaccio sono esposte a radiazioni sufficientemente energetiche da indurre la formazione di ioni triidrogeno.

Le condizioni nello spazio possono essere descritte solo come estreme. La temperatura è estremamente bassa e le radiazioni sono incessanti. È sicuramente un ambiente ostile per organismi come noi, eppure potrebbe aver giocato un ruolo positivo nell'emergere della vita sul nostro pianeta. Per esempio, una forma protonata di idrogeno è stata rilevata tra le molecole che sono così scarsamente distribuite nelle vaste distese del cosmo. Questa molecola ionizzata, h ⁺ ₃ (noto anche come ione triidrogeno) è costituito da tre protoni e due elettroni, e assume la forma di un triangolo equilatero. A causa della sua natura altamente reattiva, l'idrogeno protonato favorisce la formazione di idrocarburi più complessi. È quindi considerato un importante catalizzatore per la sintesi di sostanze organiche, molecole a base di carbonio che costituiscono la base della vita come la conosciamo.

Fino ad ora, h ⁺ ₃ è stato sintetizzato solo sulla Terra da composti organici preformati o in plasmi di idrogeno altamente energizzati. I fisici laser hanno ora scoperto una nuova via per la sintesi di H ⁺ ₃ su nanoparticelle, in un sistema che riproduce efficacemente le condizioni in cui la molecola può formarsi nello spazio. Le loro scoperte forniscono quindi nuove informazioni sulla formazione di ioni triidrogeno in condizioni extraterrestri.

Negli esperimenti, molecole d'acqua adsorbite sulla superficie delle nanoparticelle di biossido di silicio sono state irradiate con impulsi laser a femtosecondi ultracorti, essenzialmente imitando l'effetto della radiazione ad alta energia a cui le particelle di polvere/ghiaccio sono esposte nello spazio esterno. La luce laser ha provocato la ionizzazione e la successiva scissione delle molecole d'acqua sulle nanoparticelle. Questa sequenza di eventi a sua volta ha permesso al catione triidrogeno H ⁺ ₃ essere prodotto tramite una reazione tra coppie di molecole d'acqua. "I nostri esperimenti dimostrano che la produzione di H ⁺ ₃ su particelle di polvere ricoperte di ghiaccio può avvenire in assenza di altri fattori. Questa scoperta ci aiuterà a capire come è guidata la formazione di molecole complesse nelle condizioni che si trovano nello spazio esterno, "dice Matthias Kling.