in tandpasta, teflon, LED's en medicijnen, elementair fluor toont zijn waarde, maar het is zeer giftig. Pogingen om de kristalstructuur van vast fluor te bepalen met behulp van röntgenstralen eindigden 50 jaar geleden met explosies. Een onderzoeksteam heeft nu de feitelijke structuur van het fluor opgehelderd met behulp van neutronen uit de Heinz Maier Leibnitz Research Neutron Source (FRM II).

In de eerste poging om de atomaire afstanden van vast fluor in 1968 te bepalen, een onderzoeksteam in de Verenigde Staten gebruikte röntgenstralen. Een moeilijke taak, omdat fluor pas vast wordt bij ongeveer min 220 °C. En afkoeling van het agressieve element resulteerde in explosies. Nobelprijswinnaar Linus Pauling was sceptisch over de resultaten, en in 1970, stelde een alternatief structureel model voor zonder het experimentele bewijs te leveren. Al 50 jaar, geen enkele andere chemicus waagde het om de delicate taak op zich te nemen.

Met behulp van neutronen van de Heinz Maier-Leibnitz Research Neutron Source in Garching, wetenschappers van de Universiteit van Marburg, de Technische Universiteit van München (TUM) en de Aalto Universiteit in Finland hebben nu eindelijk de structuur opgehelderd.

Neutronen - de ideale sondes

Neutronen zijn bijzonder geschikt om fluoratomen met hoge precisie te lokaliseren. Omdat ze zelfs door dikwandige monstercontainers kunnen dringen, neutronen vormden de voorkeursmethode voor professor Florian Kraus en zijn team in Marburg. Ze gebruikten de poederdiffractometer SPODI op de FRM II met TUM-wetenschapper Dr. Markus Hölzel en zijn collega's.

Voor hun onderzoeken de onderzoekers implementeerden een speciale meetopstelling om fluor bij zeer lage temperaturen te bestuderen. Hiertoe, ze gebruikten materialen die bijzonder resistent zijn tegen fluor en zorgen voor een veilige hantering.

"Extreem nauwkeurige metingen met neutronen zijn belangrijk om berekeningen voor een breed scala aan toepassingen te vergemakkelijken, " zegt Florian Kraus. "Voor andere elementen, zeer nauwkeurige kristalstructuren zijn al jaren beschikbaar. De kristalstructuur van zuurstof, bijvoorbeeld, 35 keer onderzocht en koolstof 108 keer."

Maar fluor is ook een essentieel onderdeel van het dagelijks leven. Onder andere, fluoriden worden gebruikt als toevoegingen aan tandpasta. Ze worden gebruikt in LED-lampen om het koude LED-licht in warm wit te veranderen. Fluorverbindingen worden ook aan veel geneesmiddelen toegevoegd om hun effectiviteit te vergroten.

Neutronenmetingen bevestigen de vermoedens van de Nobelprijswinnaar

Ook al waren de resultaten van de metingen uit de jaren zestig niet precies, Florian Kraus was toch behoorlijk verrast door het grote verschil:"Met neutronenmetingen we waren in staat om de atomaire afstand 70 procent nauwkeuriger op te lossen, "zegt de chemicus. "En de kristalstructuur laat zien dat Nobelprijswinnaar Linus Pauling precies was met zijn twijfels."