它是空間中最常見(jiàn)的碳形式之一：C60，一種足球狀的碳分子，但其上附加有一個(gè)額外的質(zhì)子。這是在拉德布德大學(xué)進(jìn)行的研究的結(jié)論，該研究首次成功地測(cè)量了該分子的吸收光譜。這些知識(shí)最終可以幫助我們更多地了解行星的形成。研究人員將于11月25日在《自然天文學(xué)》上發(fā)表他們的發(fā)現(xiàn)。

Radboud大學(xué)分子結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)教授Jos Oomens說(shuō)：“幾乎可以測(cè)量的標(biāo)志性C60分子的每個(gè)特性(也稱為分子足球，Buckminsterfullerene或buckyball)都已被測(cè)量。”即便如此，他和他的同事還是設(shè)法測(cè)量了一些新的東西：質(zhì)子化形式的分子C60H+的吸收光譜。

Oomens解釋說(shuō)：“這樣做，我們證明它可能在星際云中很豐富，同時(shí)我們也演示了對(duì)稱性在分子物理學(xué)中的作用的教科書(shū)示例。”

太空碳足球

天文學(xué)家哈里·克羅托(Harry Kroto)于1985年發(fā)現(xiàn)C60時(shí)，他預(yù)測(cè)，由于其高穩(wěn)定性，這種新形式的碳將在太空中廣泛傳播。C60由足球形式的60個(gè)碳原子組成，并且在分子物理學(xué)中具有最高的對(duì)稱性。實(shí)際上，在過(guò)去十年中，在許多星際云中都檢測(cè)到了C60。

對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，確定此類星際云的化學(xué)組成很重要，因?yàn)檫@是形成新恒星和行星的地方，包括我們自己的太陽(yáng)系。我們對(duì)這些云中存在的分子了解得越多，就越能發(fā)現(xiàn)我們自己的星球是如何形成的。C60是迄今為止在這些云中鑒定出的最復(fù)雜的分子之一。

克羅托還預(yù)測(cè)說(shuō)，不是C60而是分子的質(zhì)子化形式在空間中將是最普遍的?，F(xiàn)在，研究人員首次證明了事實(shí)確實(shí)如此。Oomens解釋說(shuō)：“當(dāng)我們比較星際云發(fā)射的紅外光譜和質(zhì)子化C60的紅外光譜時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)非常接近。”

由于對(duì)稱損失而導(dǎo)致的顏色變化

質(zhì)子化的C60具有附著在足球外側(cè)的質(zhì)子(H+)，這意味著該分子失去了完美的對(duì)稱性。“我們的研究顯示，作為一個(gè)結(jié)果，質(zhì)子Ç60吸收更多的顏色的光比‘正常’C60。事實(shí)上，你可以說(shuō)C60H ^+具有非常不同的顏色與C比60的分子，雖然這是在紅外光譜中。這是分子物理學(xué)中眾所周知的效果，并且在新光譜中得到了很好的證明。”

這是研究人員首次成功測(cè)量質(zhì)子化C60的光吸收光譜。由于分子上的電荷，它們彼此排斥，這使得難以獲得足夠高的密度來(lái)獲得吸收光譜。“我們?cè)贔ELIX實(shí)驗(yàn)室找到了一種使用自由電子激光器解決此問(wèn)題的方法。通過(guò)將FELIX激光器與質(zhì)譜儀結(jié)合，C60H+會(huì)分解，我們可以檢測(cè)碎片離子，而無(wú)需測(cè)量直接吸收光譜。 ”