Fullerenen wellicht al 50 jaar geleden gemaakt

Een deel van de chemische wereld is sinds enkele jaren in de ban van fullerenen: bolvormige moleculen van zuivere koolstof. Deze moleculen zijn opgebouwd uit "ringen' van vijf of zes atomen, die als de vijf- en zesvlakken van een voetbal in elkaar passen. Het kleinste fullereen bestaat uit 20 koolstofatomen en de grootste uit honderden. De eerste fullerenen werden in 1984 ontdekt, maar pas in 1990 wist men van de meest interessante, C, een redelijke hoeveelheid te produceren.

Fullerenen ontstaan door samenklontering van atomen in de damp van verhitte koolstof. Er vormen zich dan allerlei kluitjes of clusters, opgebouwd uit enkele tot vele koolstofatomen. Bijna niemand weet dat de Duitse fysicus Otto Hahn en zijn medewerkers ruim vijftig jaar geleden ook al, zij het onbedoeld, koolstofclusters hebben gemaakt en wellicht ook enkele echte, voetbalvormige fullerenen. Dat laatste suggereren Karl Heinzinger en Zdenek Slanina, van het Max-Planck-Instituut für Chmie in Mainz, in het meinummer van MPG Spiegel.

Hahn (die in 1938 met Fritz Strassmann de spijting van kernen van atomen had ontdekt) werkte op het toenmalige Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie in Berlijn. Hij en zijn medewerkers waren vooral genteresseerd in radioactieve isotopen in mineralen. In het kader van hun onderzoek werden mineraalmonsters met behulp van een elektrische ontlading tussen twee koolstaven verdampt. De damp werd vervolgens geanalyseerd met behulp van een massaspectrometer: een instrument waarin deeltjes naar massa worden gescheiden en gedetecteerd.

In het massaspectrum werden toen lijnen waargenomen die moesten toebehoren aan clusters tot 15 koolstofnatomen (C). Hahn en zijn collega's concludeerden dat deze clusters waren ontstaan "door een verstuiving van de koolstof tot op moleculair niveau'. Voor zover nu bekend was dit de eerste waarneming van zulke alleen uit koolstof bestaande clusters. Een kort verslag van de resultaten, geschreven op 13 juni 1942, verscheen op 4 september dat jaar in het tijdschrift Naturwissenschaften. In het jaar daarop publiceerden Hahn en drie anderen een langer verslag in het Zeitschrift für Physik, waarin nogmaal expliciet op de lijnenserie C tot C werd gewezen.

Volgens Heinzinger en Slanina is het niet uit te sluiten dat er tijdens deze experimenten ook grotere koolstofclusters, en ook echte fullerenen, zijn ontstaan. De toen in gebruik zijnde massaspectrometers waren misschien nog niet gevoelig genoeg om die te kunnen detecteren. Voor Otto Hahn waren de gesignaleerde koolstofclusters echter niet zo interessant, omdat hij toen helemaal in beslag werd genomen door het onderzoek aan kernsplijting.