Grote moleculen genaamd fullereen-metaalcomplexen stralen licht uit dat qua golflengte overeenkomt met onverklaarde infraroodsignalen uit de ruimte.

Van zowel binnen als buiten de Melkweg vangen onderzoekers geregeld mysterieuze infraroodstraling op. Mogelijk zijn een aantal van de grootste moleculen die in de ruimte voorkomen hier verantwoordelijk voor.

Deze fullerenen, ook wel buckyballen genoemd, zijn moleculen met een holle structuur. Ze hebben een bolvormig uiterlijk en bestaan vaak uit zestig of meer koolstofatomen. In de ruimte zijn ze al een aantal keer aangetroffen, maar complexere vormen die metaal bevatten – genaamd fullereen-metaalcomplexen – moeten nog ‘in het wild’ worden ontdekt.

Verrassingen uit het vriesvak
LEES OOK
Verrassingen uit het vriesvak

Spectroscopische handtekening

Deze metaalcomplexen zijn cruciaal voor veel chemische reacties op basis van koolstof, inclusief de reacties die de bouwstenen van het leven produceren. Maar door gebrek aan gegevens over de golflengten die deze moleculen uitstralen, waren ze tot nu toe moeilijk te identificeren. Ze hadden nog geen bekende ‘spectroscopische handtekening’.

Voor het eerst zijn er nu infraroodspectra van de fullereen-metaalcomplexen in het lab gemaakt, in hoge resolutie, door chemisch fysicus Gao-Lei Hou en zijn collega’s van de Xi’an Jiaotong-universiteit in China.

De spectroscopische handtekeningen die hieruit voortkomen, blijken overeen te komen met tot nu toe onverklaarde infraroodsignalen uit de ruimte. Maar het is nog lastig om te zeggen in welke mate deze spectra bestaan uit de fullereen-metaalcomplexen en welk deel ervan afkomstig is van de originele fullerenen die volledig uit koolstof bestaan, omdat die een soortgelijke handtekening hebben.

Zichtbaar licht

Maar dit is het allereerste bewijs dat ze überhaupt bestaan, zegt Hou. ‘Je kunt deze gegevens, die van hoge kwaliteit en resolutie zijn, gebruiken om vergelijkingen te maken met astronomische data. Onze laboratoriumgegevens en simulaties wijzen erop dat fullereen-metaalcomplexen zeer waarschijnlijk ook in de ruimte bestaan.’

Om het bestaan van deze moleculen in de toekomst bewijzen, is dit soort informatie uit het laboratorium essentieel. Dat zegt universitair docent ruimtebeleid en internationale betrekkingen Pascale Ehrenfreund van de George Washington-universiteit in de Verenigde Staten. Maar om deze varianten te onderscheiden van gewone koolstofverbindingen hebben we andere gegevens uit het lab nodig, zegt ze: gegevens over de spectrale handtekening in het zichtbare deel van het elektromagnetische spectrum in plaats van die in het infrarode deel. Deze zijn namelijk unieker voor metaalcomplexen.