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23.06.2020

Mülheimer Forscher weisen mit Spezialmethoden erstmals Fullerene in niederenergetischen Materialien nach. Rohöl enthält sowohl Buckyballs als auch Buckybowls

Mülheimer Forscher weisen mit Spezialmethoden erstmals Fullerene in niederenergetischen Materialien nach. Rohöl enthält sowohl Buckyballs als auch Buckybowls

Fullerene sind hohle geschlossene Moleküle mit hoher Symmetrie, die aus Kohlenstoffatomen bestehen. Das am besten bekannte Fulleren C60 weist eine Struktur auf, die an einen Fußball erinnert. Der Name Fulleren - oder im englischen Buckyball – geht auf den amerikanischen Architekten Richard Buckminster Fuller zurück, der geodätische Kuppeln konstruierte, deren symmetrische Struktur an die besonderen Moleküle erinnert.

Nun sind Fullerene zwar seit mehr als 30 Jahren bekannt doch man weiß wenig über ihr natürliches Vorkommen. Meist konnten sie bislang an Orten hochenergetischer Ereignisse wie bei Blitzschlägen oder Meteoriteneinschlägen nachgewiesen werden – nicht jedoch in niederenergetischen Materialien wie fossilen Brennstoffen.

Ein Team der Abteilung für Massenspektrometrie vom MPI für Kohlenforschung konnte nun mit Hilfe der ultrahochauflösenden Massenspektrometrie ein breites Spektrum von Fullerenen von C30 bis C114 in der Asphaltenfraktion eines schweren Rohöls nachweisen. Die Analysen zeigten die Fullerene in diesem schwersten Teil des Rohöls zusammen mit ihren Bausteinen der C10nH10-Stöchiometrie. Quantenchemische Berechnungen der Abteilung für Molekulare Theorie und Spektroskopie bestätigen ihre Stabilität als sphärische und hemisphärische Spezies. Interessanterweise wurde die maximale Intensität der Fullerene bei C40 anstelle des Hauptfullerens C60 gefunden. Somit beweisen die durch Berechnungen gestützten Experimente nicht nur die Existenz von Buckyballs, sondern auch von Buckybowls als 3-dimensionale polyaromatische Verbindungen in fossilen Materialien.

Die Forscher aus den Abteilungen von Professor Wolfgang Schrader und Professor Alexander Auer veröffentlichten ihre interessanten Forschungsergebnisse in dem Artikel „Studying Natural Buckyballs and Buckybowls in Fossil Materials“ am 19. Mai 2020 in der Angewandte Chemie https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202005449

Abb. C60 Fulleren in Buckyball und Buckybowl-Formation