高度带正电的 C60 富勒烯的红外光谱及其与不明红外发射的相关性

现在是否终于有一些合理的理论基础来解释至少一些最突出的未识别红外发射 (UIE) 带的分子起源和载体？这些带几十年来一直困扰着天文学家？

香港大学 (HKU) 空间研究实验室 (LSR) 和物理系的理论天体物理学家和天体化学家似乎至少在理论上是这样认为的，他们在一篇刚刚发表于天体物理学杂志。

现在，由 LSR 成员 SeyedAbdolreza Sadjadi 博士和物理系 LSR 主任 Quentin Parker 教授领导的团队已经将一些有趣的理论工作融入其中。它识别出著名的足球形巴克明斯特富勒烯 C 的高度电离物种₆₀分子是至少一些最突出和最神秘的 UIE 带的合理载体，这些 UIE 带自 30 多年前首次发现和研究以来一直困扰着天文学家。

首先，Sadjadi博士和Parker教授从理论上证明了C₆₀在巴基球解体之前，从电离到 +26（即巴基球中 60 个电子中的 26 个被移除）可以保持稳定状态（Sadjadi & Parker 2021）。现在，他们通过应用第一原理量子化学计算，展示了这些电离形式的富勒烯的理论中红外特征可以预期是什么。这些结果可能最终至少为这个持久的天体物理谜团提供部分解决方案。

帕克教授表示：“我非常荣幸能够参与萨贾迪博士开展的极其复杂的量子化学研究，并最终取得了这些令人兴奋的成果。这些研究首先涉及富勒烯碳 60 可以在非常高的电离水平下存活的理论证据，现在这项研究表明，此类物质的红外发射特征与已知的一些最突出的未识别红外发射特征非常吻合。这将有助于重振这一研究领域。”

香港大学领导的研究小组发现，其中一些带正电的富勒烯显示出强烈的发射带，与 11.21、16.40 和 20-21 微米 (μm) 处的关键天文 UIE 发射特征的位置非常吻合。这使得它们成为识别目前未识别的 UIE 特征的关键目标物种，并为未来在中红外波长范围内进行天文观测以测试这些特征提供了强大的动力。

他们还发现这些 C 组的红外特征₆₀q=1–6 的阳离子与 6.2 μm 波段很好地分开，后者与游离/分离的芳香烃分子（所谓的 PAH，UIE 的另一种潜在载体）相关。这极大地有助于将它们与其他潜在载体区分开来。这一发现对于区分和探索天文源中复杂碳氢化合物有机物和富勒烯的共存尤为重要。

Sadjadi 博士表示：“在我们的第一篇论文中，我们从理论上证明了高度电离的富勒烯可以存在，并在严酷而混乱的太空环境中生存。这就像问你能从足球中挤出多少空气，而球仍然保持其形状。在这篇论文中，我们与另外两位领先的天体物理学家和行星科学家张勇教授和夏志浩博士合作，他们都是前香港大学员工，但仍隶属于 LSR，以确定天体交响乐的分子振动音符，即这些电离的巴基球将演奏/产生的光谱特征。然后我们在太空中寻找它们，表明它们的音符/特征很容易与 PAH 区分开来。”