HAL : hal-00678245, version 1

DOI : 10.1016/j.icarus.2012.03.003

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Icarus 221, 2 (2012) 844-853

New insights into the structure and chemistry of Titan's tholins via13C and 15N solid state nuclear magnetic resonance spectroscopy

S. Derenne 1, C. Coelho 2, C. Anquetil 1, Cyril Szopa 3, 4, 5, A. S. Rahman 6, P. F. Mcmillan 6, F. Corà 6, C. J. Pickard 7, E. Quirico 8, C. Bonhomme 9

(2012)

Tholins are complex C,N-containing organic compounds produced in the laboratory. They are considered to provide materials that are analogous to those responsible for the haze observed in Titan's atmosphere. These compounds present an astrobiological interest due to their ability to release amino acids upon hydrolysis. Their chemical structure has been investigated using a large number of techniques. However, to date no detailed nuclear magnetic resonance (NMR) study has been performed on these materials despite the high potential of this technique for investigating the environment of given nuclei. Here 13C and 15N solid state NMR spectroscopy was applied to obtain new insights into the chemical structure of tholins produced through plasma discharge in gaseous N2-CH4 mixtures designed to simulate the atmosphere of Titan. Due to the low natural abundance of these isotopes, a 13C and 15N-enriched tholin sample was synthesized using isotopically enriched gas precursors. Various pulse sequences including 13C and 15N single pulse, 1H-13C and 1H-15N cross polarisation and 1H-15N-13C double cross polarisation were used. These techniques allowed complete characterisation of the chemical and structural environments of the carbon and nitrogen atoms. The NMR assignments were supplemented and confirmed by ab initio electronic structure calculations for model structures and molecular fragments.

1 :	Biogéochimie et écologie des milieux continentaux (Bioemco)
	CNRS : UMR7618 – Université Pierre et Marie Curie [UPMC] - Paris VI – Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne (UPEC) – Ecole normale supérieure de Paris - ENS Paris – Institut de recherche pour le développement [IRD] – AgroParisTech – Institut national de la recherche agronomique (INRA) : UMR1122
2 :	Institut des matériaux de Paris-Centre (IMPC)
	ESPCI ParisTech – Université Pierre et Marie Curie [UPMC] - Paris VI – Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris
3 :	Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL)
	CNRS : FR636 – Institut de recherche pour le développement [IRD] – CEA – CNES – INSU – Université Pierre et Marie Curie [UPMC] - Paris VI – Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines – Ecole normale supérieure de Paris - ENS Paris
4 :	Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS)
	CNRS : UMR8190 – Université Pierre et Marie Curie [UPMC] - Paris VI – Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines – INSU
5 :	Université Versailles Saint-Quentin en Yvelines (UVSQ)
	Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines
6 :	Department of Chemistry, UCL
	University College of London (UCL)
7 :	Department of Physics & Astronomy
	University College of London (UCL)
8 :	Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
	CNRS : UMR5274 – INSU – Université Joseph Fourier - Grenoble I – OSUG
9 :	Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (site Paris VI) (LCMCP (site Paris VI))
	CNRS : UMR7574 – Collège de France – Université Pierre et Marie Curie [UPMC] - Paris VI – Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris

Équipe de recherche : impec

Domaine

:

Planète et Univers/Astrophysique/Planétologie et astrophysique de la terre Physique/Astrophysique/Planétologie et astrophysique de la terre

Mots Clés : Cosmochemistry – Exobiology – Atmospheric chemistry – Titan

hal-00678245, version 1

http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00678245

oai:hal.archives-ouvertes.fr:hal-00678245

Contributeur : Catherine Cardon <>

Soumis le : Lundi 12 Mars 2012, 11:27:08

Dernière modification le : Mercredi 24 Octobre 2012, 07:43:31