Objevilo se tajemství chemického chameleonu

Protonovaný metan má strukturu

Jeden ze stavů protonovaného metanu RUB
číst nahlas

Většina molekul má dobře definovanou strukturu. V případě protonované molekuly metanu CH5 + to však nebylo jisté:
Otevřená a kontroverzní otázka k odpovědi na strukturu molekuly byla nyní vyřešena interdisciplinární skupinou vědců.

Teoretičtí chemici Ruhr University Bochum u profesora Dominik Marx a skupina experimentálních fyziků vedená profesorem dr. Stephan Schlemmer z Kolínské univerzity spolu s vědci z Astrofyzikální laboratoře Leidenské observatoře (NL) a FOM Institute of Physics of Plazma Physics v Rijnhuizen (NL) zjistili v souhře mezi experimentem a počítačovými simulacemi, že se molekula neustále mění, ale určitá konstelace se dává přednost. Vědci informují o svých zjištěních v aktuálním čísle vědeckého časopisu Science.

Vytváření faktů v experimentu

Experimentálním průlomem bylo použití nové techniky k měření spektra "chameleonu" CH5 + v infračerveném pásmu. Použitý laserový paprsek byl generován volným elektronovým laserem v zařízení FELIX v Rijnhuizenu a nasměrován do „iontového lapače“, kde byly nejprve vytvořeny molekuly CH5 +, poté byly ochlazeny a nakonec spektroskopovány. „To vše má tolik společného s„ normálním měřením “infračerveného spektra v laboratoři jako závodní vůz Formule 1 s výrobním modelem stejné značky, “ ilustruje sofistikovaný proces Marx.

Fakta rozumějí teorii

Ale spektrum bez interpretace nestojí za moc. Zde přichází teorie: Infračervené spektrum bylo simulováno vědci ve Virtuální laboratoři Bochum, , bez použití experimentálních dat, tj. „Ab initio“. I zde byly velké potíže překonat, protože běžně používané teoretické metody neplatí: „Molekula neustále mění svou strukturu, “ vysvětluje Marx, „ale samotná existence určité struktury je předpokladem pro tradiční metody výpočtu takových spekter. Virtuální laboratorní vědci nyní dali molekule svobodu, kterou má v přírodě. Vypočítali spektrum, jak je také generováno v experimentu, tj. Bez větších objížďek.

CH5 + má strukturu

"Souhlas vypočteného spektra s měřeným spektrem byl vynikající, takže atomový pohyb, který je za to zodpovědný, sestávající z pěti protonů, uhlíkového jádra a deseti elektronů, mohl být ve virtuální laboratoři rozebrán, " říká Prof Marxův přístup na obrázku společně. Ukázalo se, že na jedné straně se relativní orientace pěti protonů kolem středu rychle mění, ale na druhé straně se to děje koordinovaným způsobem, že se v průměru přijímá preferenční uspořádání. zobrazit

Za pozorovanou koordinaci pohybu je zodpovědná tzv. Třícentrová dvouelektronová vazba, která váže H2 jednotku na triplex CH3. Atomy tvořící tyto podjednotky se však neustále mění. „Protonované molekuly metanu mají mimo jiné zájem o astrochemii, protože jsou společně odpovědné za syntézu větších molekul v mezihvězdných mracích, “ říká prof. Marx.

(Ruhr-University Bochum, 04.07.2005 - NPO)