En forskargrupp ledd av Prof. Matthias Kling från Max Planck Institute for Quantum Optics (MPQ) och Ludwig-Maximilian University i München (LMU), i samarbete med American University i Sharjah, har upptäckt en ny metod för framställning av protonerat väte (H ⁺ ₃ ). Med hjälp av högintensiva laserpulser, de kunde utlösa en reaktion mellan vattenmolekyler på ytan av nanopartiklar, vilket resulterade i skapandet av trivätejoner. Detta scenario efterliknar förhållandena i yttre rymden, där damm/ispartiklar utsätts för strålning som är tillräckligt energisk för att framkalla bildandet av trivätejoner.

Förhållandena i yttre rymden kan bara beskrivas som extrema. Temperaturen är extremt låg och strålningen är oföränderlig. Det är säkerligen en förbjudande miljö för organismer som oss - men det kan mycket väl ha spelat en positiv roll i uppkomsten av liv på vår planet. Till exempel, en protonerad form av väte har upptäckts bland de molekyler som är så glest utspridda i kosmos vidsträckta delar. Denna joniserade molekyl, H ⁺ ₃ (även känd som trivätejonen) består av tre protoner och två elektroner, och har formen av en liksidig triangel. På grund av dess mycket reaktiva natur, protonerat väte främjar bildningen av mer komplexa kolväten. Det anses därför som en viktig katalysator för syntesen av organiska, kolbaserade molekyler som utgör grunden för livet som vi känner det.

Ända tills nu, H ⁺ ₃ har endast syntetiserats på jorden från förformade organiska föreningar eller i starkt energisatta väteplasma. Laserfysiker har nu upptäckt en ny väg för syntesen av H ⁺ ₃ på nanopartiklar — i ett system som effektivt reproducerar förhållanden under vilka molekylen kan bildas i rymden. Deras fynd ger alltså nya insikter om bildandet av trivätejoner under utomjordiska förhållanden.

I experimenten, vattenmolekyler adsorberade på ytan av kiseldioxidnanopartiklar bestrålades med extremt kraftfulla, ultrakorta femtosekundlaserpulser, i huvudsak efterliknar effekten av den högenergistrålning som damm/ispartiklar utsätts för i yttre rymden. Laserljuset resulterade i jonisering och efterföljande splittring av vattenmolekylerna på nanopartiklarna. Denna sekvens av händelser möjliggjorde i sin tur trivätekatjonen H ⁺ ₃ att produceras via en reaktion mellan par av vattenmolekyler. "Våra experiment visar att produktionen av H ⁺ ₃ på isbelagda dammpartiklar kan ske i frånvaro av andra faktorer. Detta fynd kommer att hjälpa oss att förstå hur bildningen av komplexa molekyler drivs under de förhållanden som finns i yttre rymden, säger Matthias Kling.