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News: Kleinster 'Fußball'

Für den antiken griechischen Philosophen Plato war er wegen seiner hohen Symmetrie ein Symbol des Universums: der Dodekaeder, ein regelmäßiger Polyeder aus zwölf Fünfecken. Deutsche Forscher haben nun ein Molekül aus reinem Kohlenstoff in genau dieser Form hergestellt. Damit haben sie den kleinst möglichen Kohlenstoffkäfig geschaffen.
Noch bis zum Jahr 1985 kannte man lediglich zwei verschiedene Formen reinen Kohlenstoffs: amorphen Graphit und kristallinen Diamant. Doch dann kam eine völlig neue Struktur ans Tageslicht. Die so genannten Fullerene sind Moleküle aus Kohlenstoffatomen, das bekannteste von ihnen besteht aus 60 Atomen, die genau wie bei einem Fußball zwölf Fünfecke und 20 Sechsecke bilden.

Ein derartiges Molekül aus gerade mal 20 Atomen haben nun Horst Prinzbach und seine Mitarbeiter von der Universität Freiburg hergestellt. Der Kohlenstoff bildet darin zwölf Fünfecke, womit er von allen Standards der Chemie abweicht (Nature vom 7. September 2000). Denn die Molekülenergie wird durch diese Art der Bindung extrem hoch, sodass "C20 eine wahre Energiebombe" wird, erläutert Prinzbach. Die Geometrie des Käfigs und die Bindungswinkel unterscheiden sich deutlich von allen bisher bekannten Verbindungen. Wegen der extremen Symmetrie des Moleküls bezeichnet der Wissenschafter es als "ungewöhnlich ästhetisch."

Schon 1982 hatten amerikanische Chemiker 20 Kohlenstoffatome zu einem nahezu kugelförmigen Käfig zusammengezufügt, dem so genannten Dodecahedran. In diesem Molekül ist an jedes Kohlenstoff- noch ein Wasserstoffatom gebunden. Die Freiburger Forscher ersetzten zunächst den Wasserstoff durch Brom, weil sich dieses leichter entfernen lässt. Anschließend streiften sie die äußeren Atome durch Spannungspulse ab.

Dass die Natur solche Abweichungen überhaupt zulässt, war eine große Überraschung für die Forscher. Allerdings mussten sie sich bei der Untersuchung auch sehr beeilen, denn der winzige Fußball zerfällt im Mittel bereits nach 0,4 Millisekunden.

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