Een computermodel van het fluorenylkation bij 3 Kelvin.

Aan de Ruhr-Universität Bochum is het extreem instabiele fluorenylkation geïsoleerd. Uiterst lage temperaturen en een speciaal soort amorf ijs waren de sleutel tot succes, melden de onderzoekers in Angewandte Chemie.

Anders dan de naam doet vermoeden, bevat het fluorenylkation geen fluor. Het molecuul is afgeleid van fluoreen, een vijfring met aan twee kanten een benzeenring. Het kation is erg instabiel omdat het anti-aromatisch is. Dit betekend dat er te weinig stabiliserende elektronen in het molecuul zitten en dat het graag wil reageren om dit op te lossen.

Het bestaan van het fluorenylkation was al eerder aangetoond, maar de levensduur van het molecuul was maar 5 picoseconden. Uitgebreide analyse was dus onmogelijk. Wolfram Sander en zijn groep hebben dit opgelost door bij een extreem lage temperatuur van 3 Kelvin te werken.

Ook hebben ze amorf ijs met een lage dichtheid gebruikt om het molecuul te stabiliseren. Dit ijs wordt gemaakt door waterdamp heel snel af te laten koelen op een metalen kristalrooster. Op deze manier hebben de watermoleculen geen tijd om zich netjes te ordenen en het ijs krijgt zo een lage dichtheid. Het kation is op deze manier wel gestabiliseerd door waterstofbruggen, maar heeft niet zo veel water om zich heen dat het meteen gaat reageren.

Het kation maakte de onderzoekers door het diazofluoreen bij lage temperatuur te fotolyseren. Het intermediair werd geprotoneerd en vormt zo het kation. Zelfs bij 3 Kelvin reageerde het molecuul nog met water om fluorenol te vormen, maar dit proces ging zo langzaam dat de onderzoekers toch hun analyse konden uitvoeren.

Nu de analyse van dit molecuul compleet is, hopen de onderzoekers dat deze methode geschikt is om meer instabiele moleculen beter te bekijken.