Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Het infraroodspectrum van geprotoneerd buckminsterfullereen

Foto: ESO/J. Emerson/VISTA

NTvN 86-12

Het decembernummer is uit!

Quantummechanica voor leken

Klaas Schonenberg vertelt in het decembernummer over zijn cursus Quantummechnica voor leken. Foto's: Wikipedia - Transocean Berlin, Orren Jack Turner en Bain News Service.

Vorige Volgende

Artikel

Het infraroodspectrum van geprotoneerd buckminsterfullereen

Gepubliceerd: 1 September 2020 13:00

Jaren geleden voorspelde Nobelprijswinnaar Harry Kroto dat het iconische, door hem ontdekte molecuul buckminsterfullereen (C60) in de ruimte veel zou voorkomen, en dan vooral in geprotoneerde vorm. Onderzoekers van het FELIX-Laboratorium zijn er nu voor het eerst in geslaagd een infraroodspectrum te meten voor dit illustere ion, C60H+.

Auteurs: Jos Oomens, Julianna Palotás, Jonathan Martens en Giel Berden.

In 1985 ontdekten Kroto, Smalley en Curl buckminsterfullereen [1], de moleculaire voetbal, bestaande uit zestig symmetrisch identieke koolstofatomen (C60). In 1996 ontvingen zij hiervoor de Nobelprijs voor de Scheikunde. Al vanaf de eerste dag is er veelvuldig gespeculeerd over het voorkomen van dit uiterst stabiele molecuul in de interstellaire ruimte. Toch duurde het tot 2010 voordat definitief spectroscopisch bewijs aantoonde dat C60 en C70 inderdaad voorkomen in interstellaire wolken van gas en stof [2]. Nog later werd ook de geïoniseerde variant, C60+, geïdentificeerd op basis van enkele elektronische overgangen in het nabije infrarood [3].

Lang daarvoor had Harry Kroto – naast molecuulspectroscopist ook astronoom – gesuggereerd dat C60 in de ruimte waarschijnlijk het meest voorkomt in geprotoneerde vorm, dus als C60H+ [4]. Gasvormig C60 heeft immers een relatief hoge protonaffiniteit (vergelijkbaar met ammoniak) en er zijn in de ruimte veel protonen voorhanden. Toch is deze vorm van C60 tot op de dag van vandaag nog niet gedetecteerd in de ruimte, omdat er geen referentiespectra voor zijn. Quantumchemische berekeningen kunnen zo’n ir-spectrum voorspellen, maar verschillende theoretische modellen (zoals verschillende dichtheidsfunctionalen en verschillende basissets) geven dusdanig verschillende spectra dat op basis hiervan geen betrouwbare astronomische identificatie kan worden gedaan. Een experimenteel spectrum is in die zin ook een belangrijke benchmark voor de theoretische modellen. In dit artikel leggen we uit waarom het zo lastig is een experimenteel (infrarood)spectrum van C60H+ op te nemen en hoe wij hier toch in geslaagd zijn [5].

Lees het volledige artikel in het septembernummer van het NTvN.