[과학 이야기] 성간구름 뿔 달린 축구공 모양 탄소 분자

탄소 원자 60개가 축구공 모양으로 뭉쳐있는 탄소 분자 ‘풀러렌(fullerene·C60)’은 분자 물리학에서 최고의 대칭성을 가진 안정된 분자로 알려져 있다. 이 탄소 분자를 발견해 1996년 노벨화학상을 받은 영국 과학자 해럴드 크로토 박사는 C60이 높은 안정성을 가져 우주에 널리 퍼져있을 것이라고 했다. 그의 예측대로 지난 수십년간 C60은 많은 성간구름에서 포착됐다.

크로토 박사는 또 C60보다는 이 분자의 양성화한 버전인 C60H+가 더 많이 있을 것으로 예견했지만 입증되지 않아 가설에 머물러 왔다.

하지만 네덜란드 네이메헌 라드바우드대학에 따르면 이 대학 분자 구조·역학 교수인 오스 오멘스 박사가 이끄는 연구팀은 C60H+의 흡수 스펙트럼을 처음으로 측정해 크로토 박사의 가설이 옳았다는 점을 입증했다고 과학 저널 ‘네이처 천문학(Nature Astronomy)’에 발표했다.

연구팀은 우주의 성간구름에서 방출되는 적외선 스펙트럼을 실험실에서 양성화한 C60의 적외선 스펙트럼과 비교해 거의 일치하는 결과를 얻어냈다.

성간구름은 별과 행성이 탄생한 곳으로 화학적 구성 성분을 많이 알면 알수록 지구의 탄생에 관해 더 많은 것을 파악할 수 있어 중요한 연구분야가 돼왔다.

C60은 지금까지 성간구름에서 확인된 분자 중 가장 복잡한 것 중의 하나로 분류된다.

양성화한 C60은 원래의 축구공 구조에 양성자가 뿔처럼 더 붙은 것으로 양성화하는 순간 완벽한 대칭성은 무너진다.

연구팀은 C60H+가 정상 C60보다 훨씬 더 많은 색을 흡수해 비록 적외선 스펙트럼 결과이지만 C60H+의 색깔이 C60과 비교해 큰 차이가 있다고 했다.