Erstmals Reaktion von negativ geladenem Helium nachgewiesen

10. Oktober 2014, 13:23
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Innsbrucker Forscher konnten zeigen, dass das Helium-Anion "sehr wohl Chemie macht"

IInnsbruck - Innsbrucker Forschern ist es erstmals gelungen, eine Reaktion von negativ geladenem Helium zu zeigen. Ionenphysiker konnten das Helium nahe am absoluten Nullpunkt so "abbremsen", dass es mit Fullerenen im Inneren von superflüssigen Heliumtröpfchen reagiert, teilte die Universität Innsbruck mit.

Die Wissenschafter berichten über ihre Entdeckung auch in einem "Enhanced Paper" in der Fachzeitschrift "Angewandte Chemie International Edition". Helium minus wurde bereits 1939 massenspektrometrisch entdeckt. Diese negativ geladenen Atome leben nur wenige Mikrosekunden. 75 Jahre lang sei die Wissenschaft daher davon ausgegangen, dass die Anionen dieses Edelgases ein schneller, exotischer Ladungsträger sind und für chemische Prozesse nicht zur Verfügung stehen. Dass das Helium-Anion bei bestimmten Temperatur- und Druckverhältnissen "sehr wohl Chemie macht", habe das Forschungsteam um Paul Scheier vom Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik nun erstmals bewiesen, hieß es.

Das Experiment

Im jüngsten Experiment erzeugten die Innsbrucker Forscher im Teamwork mit einem Kollegen vom Department of Chemistry der University of Leicester in Großbritannien in einer eigens entwickelten Apparatur negativ geladenes Helium bei minus 272,78 Grad Celsius in nanometergroßen Tröpfchen aus superflüssigem Helium, also in Ruhe und ließen es mit Fullerenen - "fußballförmigen" Molekülen aus 60 oder 70 Kohlenstoffatomen (C60, C70) - reagieren. Bei dieser Reaktion, nur 0,37 Grad über dem absoluten Nullpunkt von 273,15 Grad Celsius, wurden die Fußballmoleküle in den Helium-Nanotröpfchen eingeschlossen. Durch den Transfer beider Helium-Elektronen zu den Fullerenen entstanden Dianionen, also zweifach negativ geladenes C60 und C70.

Dem Helium-Anion gehe in der Physik bisher ein exotischer Ruf voraus, erklärten die Wissenschafter. Der Grund dafür sei, dass dieses Atom zwei schwach gebundene Elektronen, aber eine innere Energie von über 19 Elektronenvolt habe. Es verfüge daher über mehr Energie als jedes Radikal und könne damit außer Neon alle Elemente des Periodensystems ionisieren. Damit wird sich den Forschern zufolge ein neues Feld in der Tieftemperaturphysik und -chemie eröffnen. (APA/red, derStandard.at, 10. 10. 2014)

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