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碳60不再完美!首次发现带有一个质子的?碳60分子?

碳60是太空中最常见的碳形式之一,C60是一种足球状的碳分子,但它上面附加了一个额外的质子,这是拉德布大学进行研究得出的结论,该大学首次成功测量了这种分子的吸收光谱。

碳60不再完美!首次发现并确认:带有一个质子的碳60分子!碳60是太空中最常见的碳形式之一,C60是一种足球状的碳分子,但它上面附加了一个额外的质子,这是拉德布大学进行研究得出的结论,该大学首次成功测量了这种分子的吸收光谱。这样的知识最终可以帮助我们更多地了解行星形成,其研究成果发表在《自然天文学》期刊上。

碳60不再完美!首次发现带有一个质子的?碳60分子?

拉德布大学分子结构和动力学教授乔斯·欧门斯(Jos Oomens)表示:标志性的C60分子(也称为分子足球、巴克明斯特富勒烯或巴克球)的几乎所有可以测量的属性都已被测量。即便如此,研究团队已经成功地测量了一些新的东西:分子质子化形式C60H+的吸收光谱。研究表明它可能在星际云中非常丰富,同时研究也展示了对称性在分子物理中作用的教科书例子。

太空中的碳足球

当天文学家Harry Kroto在1985年发现C60时,他预测,由于C60的高度稳定性,这种新形式的碳将在太空中广泛存在。C60由足球形式的60个碳原子组成,在分子物理学中具有最高可能的对称性。事实上,在过去的十年中,C60已经在许多星际云中被检测到。对天文学家来说,确定这些星际云的化学成分很重要,因为这是新恒星和行星形成的地方,包括我们的太阳系。对这些云中存在的分子了解得越多,就能越多地发现我们自己的星球是如何形成。

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C60是迄今为止在这些云中发现的最复杂分子之一,研究人员还预测,不是C60,而是分子的质子化版本,将是太空中最普遍的。现在,研究人员首次表明,这实际上可能是这样的。当将星际云发射的红外光谱与质子化C60的红外光谱进行比较时,研究人员发现了非常接近的匹配。

由于对称性损失而引起的颜色变化

质子化的C60有一个质子(H+)附着在足球的外面,这意味着分子失去了完美的对称性。因此,该研究表明,质子化的C60比“正常”的C60吸收更多颜色的光。事实上,可以说C60H+与C60分子的颜色非常不同,尽管这是在红外光谱中。这是分子物理学中众所周知的效应,并且在新光谱中得到了很好的证明。

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这是研究人员首次成功测量质子化C60的光吸收光谱,由于分子上的电荷,它们相互排斥,这使得很难获得足够高的密度来获得吸收光谱。研究人员找到了一种利用Felix实验室自由电子激光来解决这个问题的方法,通过将Felix激光与质谱仪相结合,C60H+解体,可以检测到碎裂的离子,而不是测量直接吸收光谱。


博科园|研究/来自:拉德布德大学

参考期刊《自然天文学》

DOI: 10.1038/s41550-019-0941-6

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