Buckyballs ontdekt in zeer oude lagen gesteente

Amerikaanse onderzoekers hebben voor het eerst buckyballs "in het wild' waargenomen. In een artikel in Science rapporteren ze de verrassende aanwezigheid van deze kooivormige moleculen van zuiver koolstof in gesteenten van meer dan 600 miljoen jaar oud.

Buckyballs of fullerenen vormen een derde vorm van moleculaire zuivere koolstof naast diamant en grafiet. Ze werden in de jaren tachtig ontdekt, maar het onderzoek naar hun eigenschappen kreeg pas een hoge vlucht toen men er in 1990 in slaagde om ze in grote hoeveelheden (milligrammen) kunstmatig in het laboratorium te bereiden.

De belangrijkste buckyballs zijn C60 en C70, gesloten geodetische kooien in de vorm van respectievelijk voet- en rugbyballen. Peter R. Buseck en Semeon J. Tsipursky van de Staatsuniversiteit van Arizona en Robert Hettich van het Oak Ridge Nationale Laboratorium in Tessessee hebben nu sporenhoeveelheden van deze beide moleculen gevonden in zeer oude gesteentelagen in Shunga, een Russische plaats in het merengebied Karelia 300 circa kilometer ten noordwesten van Sint Petersburg.

Het gaat om het zeer koolstofrijke Precambrisch gesteente shungiet, dat al meer dan een eeuw wordt bestudeerd maar waarvan de exacte ontstaanswijze nog steeds raadselachtig is. Shungiet bestaat soms voor wel 99 procent uit zuivere koolstof. De ontdekking van buckyballs in dit bijzondere mineraal begon met de waarneming, door de mineraloog Tsipursky, van een soort balletjes in een honingraatpatroon op foto's gemaakt met een hoge-resolutie transmissie elektron microscoop (HRTEM).

Tsipursky, oud-medewerker lid van de Russische Academie van Wetenschappen in Moskou, had een monster shungiet opgestuurd gekregen van een voormalige Russiche collega. HRTEM-opnames van de koolstof-filmpjes langs de breukvlakken in het shungiet gaven het merkwaardige, geordende honingraatpatroon te zien. Toevallig deelde Tsipursky een kamer met de microscopist Su Wang, die net HRTEM-opnames had gemaakt van zuivere buckyballs. De patronen waren vrijwel identiek.

Onafhankelijke analyse met massaspectrometrie bevestigde dat het inderdaad ging om buckyballs. Daarmee is het shungiet de eerste natuurlijke bron van fullerenen - de familie van koolstofmoleculen waartoe de buckyballs C60 en C70 behoren - ooit ontdekt. Tot nu toe waren "natuurlijke' fullerenen alleen indirect (spectroscopisch) waargenomen in interstellaire gaswolken. Of ze ook op aarde "in het wild' voorkwamen en zo ja hoe veelvuldig, was onbekend. Pogingen om buckyballs te detecteren in roetende kaarsvlammen en meteorietenbleven tot nu toe zonder succes. (Science, 10 juli).