碳60不再完美！首次發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)：帶有一個(gè)質(zhì)子的碳60分子！碳60是太空中最常見的碳形式之一，C60是一種足球狀的碳分子，但它上面附加了一個(gè)額外的質(zhì)子，這是拉德布大學(xué)進(jìn)行研究得出的結(jié)論，該大學(xué)首次成功測(cè)量了這種分子的吸收光譜。

這樣的知識(shí)最終可以幫助我們更多地了解行星形成，其研究成果發(fā)表在《自然天文學(xué)》期刊上。

拉德布大學(xué)分子結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)教授喬斯·歐門斯(Jos Oomens)表示：標(biāo)志性的C60分子（也稱為分子足球、巴克明斯特富勒烯或巴克球）的幾乎所有可以測(cè)量的屬性都已被測(cè)量。即便如此，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功地測(cè)量了一些新的東西：分子質(zhì)子化形式C60H+的吸收光譜。研究表明它可能在星際云中非常豐富，同時(shí)研究也展示了對(duì)稱性在分子物理中作用的教科書例子。

太空中的碳足球

當(dāng)天文學(xué)家Harry Kroto在1985年發(fā)現(xiàn)C60時(shí)，他預(yù)測(cè)，由于C60的高度穩(wěn)定性，這種新形式的碳將在太空中廣泛存在。C60由足球形式的60個(gè)碳原子組成，在分子物理學(xué)中具有最高可能的對(duì)稱性。事實(shí)上，在過去的十年中，C60已經(jīng)在許多星際云中被檢測(cè)到。對(duì)天文學(xué)家來說，確定這些星際云的化學(xué)成分很重要，因?yàn)檫@是新恒星和行星形成的地方，包括我們的太陽(yáng)系。對(duì)這些云中存在的分子了解得越多，就能越多地發(fā)現(xiàn)我們自己的星球是如何形成。

C60是迄今為止在這些云中發(fā)現(xiàn)的最復(fù)雜分子之一，研究人員還預(yù)測(cè)，不是C60，而是分子的質(zhì)子化版本，將是太空中最普遍的。現(xiàn)在，研究人員首次表明，這實(shí)際上可能是這樣的。當(dāng)將星際云發(fā)射的紅外光譜與質(zhì)子化C60的紅外光譜進(jìn)行比較時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)了非常接近的匹配。

由于對(duì)稱性損失而引起的顏色變化

質(zhì)子化的C60有一個(gè)質(zhì)子(H+)附著在足球的外面，這意味著分子失去了完美的對(duì)稱性。因此，該研究表明，質(zhì)子化的C60比“正?！钡腃60吸收更多顏色的光。事實(shí)上，可以說C60H+與C60分子的顏色非常不同，盡管這是在紅外光譜中。這是分子物理學(xué)中眾所周知的效應(yīng)，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，它們相互排斥，這使得很難獲得足夠高的密度來獲得吸收光譜。研究人員找到了一種利用Felix實(shí)驗(yàn)室自由電子激光來解決這個(gè)問題的方法，通過將Felix激光與質(zhì)譜儀相結(jié)合，C60H+解體，可以檢測(cè)到碎裂的離子，而不是測(cè)量直接吸收光譜。

博科園｜研究/來自：拉德布德大學(xué)

參考期刊《自然天文學(xué)》

DOI: 10.1038/s41550-019-0941-6

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