‘Spookmolecuul’ voor het eerst geïsoleerd

In een argonatmosfeer bij 262 graden onder nul hebben Duitse, Hongaarse en Amerikaanse onderzoekers voor het eerst hydroxymetheen (HCOH) gesynthetiseerd. Bij deze temperatuur heeft het een halfwaardetijd van ongeveer twee uur, zo melden ze in Nature.

HCOH is een zogeheten alkoxycarbeen. De koolstofkern wordt omringd door slechts zes valentie-elektronen, in plaats van de gebruikelijke acht. Dat maakt het molecuul zó reactief dat niemand er tot nu toe ooit eentje had weten te isoleren. Al circuleerden er de laatste jaren wel theoretische beschouwingen, die voorspelden dat het moest kunnen.

Het is nu gelukt om HCOH te maken door pyrolyse van glyoxylzuur bij 1000 graden Celsius in hoogvacuüm, direct gevolgd door immobilisering in argon.

Verrassend is vooral de manier waarop HCOH vervolgens verdwijnt. Een van de waterstofatomen wordt volgens de onderzoekers omgelegd via ‘quantum tunneling’, een verschijnsel uit de quantumfysica waarbij een deeltje als het ware onder een energiebarrière door duikt.

Het resultaat is formaldehyde oftewel CH₂O. Dat is minder verrassend, omdat al bekend was dat HCOH een belangrijk intermediair is bij reacties met formaldehyde.

De onderzoekers hebben ook HCOD gemaakt, waarbij die waterstofkern is vervangen door deuterium. Die verbinding is bij 11 K volkomen stabiel, wat doet vermoeden dat quantum tunneling inderdaad het drijvende mechanisme moet zijn.

Het onderzoek is overigens geïnitieerd door NASA. Daar vermoeden ze dat HCOH wellicht voorkomt in de ruimte, en dan is het handig om te weten hoe zo’n molecuul er eigenlijk uitziet.

bron: University of Georgia