Група вчених з Німеччини та Японії вперше отримала і проаналізувала коливальний спектр метонію - іона CH5 +. Через виникаючі практичні складнощі детальна реєстрація цього спектру є невеликим кроком вперед у галузі спектроскопії. Коротка замітка про роботу опублікована в журналі Science.
Метоній - це вкрай нестабільна структура, що утворюється при приєднанні протона до молекули метану. У звичайних умовах вона швидко розпадається на карбокатіон CH3 + і молекулу H2. Раніше робилися спроби реєстрації її коливального спектру при знижених температурах, однак на шляху до цього є складність. Справа в тому, що всі п'ять атомів водню не можуть зв'язатися звичайним ковалентним зв'язком з атомом вуглецю одночасно. Тому зв'язки C-H в CH5 + безперервно розриваються і утворюються. Це різко ускладнює спектр, і досі його тонку структуру дозволити не вдавалося.
Тим не менш, застосувавши частотну гребінку (особливий тип джерела випромінювання, прочитати про який докладніше можна тут), авторам вдалося отримати спектр, що складається з 2897 ліній. На основі спектру квантовими розрахунками була відтворена структура нижчих енергетичних рівнів. Оскільки для іона такої структури, фактично, не було загальноприйнятих спрощень, моделювання робилося «з перших принципів».
Цікаво, що структура рівнів відповідає найпростішому припущенню, при якому атоми водню можуть практично вільно переміщатися навколо атома вуглецю, при цьому зберігаючи міжатомні відстані приблизно постійними. Як очікують автори, уточнити коректність такої моделі допоможуть подальші дослідження.
Крім того, перспективним видається пошук іонів CH5 + в космічному просторі - можливо, вони є одними з проміжних стадій при утворенні вуглеводнів в умовах космосу. В останньому випадку це дозволить ще трохи наблизитися до розуміння історії виникнення життя.