Indledende frastødning i kemisk binding udelukker ikke efterfølgende tiltrækning

Filosoffen Arthur Schopenhauer formulerede en metafor kaldet porcupine dilemma, hvilket forklarer en vis optimal afstand mellem mennesker. Folk føler sig alene med for stor afstand og urolige ved for tæt på hinanden. Schopenhauer forklarede den ideelle afstand ved hjælp af følgende lignelse:"En række pindsvin klemte sig sammen for at få varme på en kold dag om vinteren, men da de begyndte at prikke hinanden med deres fjerpenne, de var tvunget til at spredes. Imidlertid, kulden drev dem sammen igen, da lige det samme skete. Endelig, efter mange drejninger med at kramme og sprede sig, de opdagede, at de ville have det bedst ved at holde sig i en lille afstand fra hinanden. På samme måde, samfundets behov driver de menneskelige pindsvin sammen, kun for gensidigt at blive frastødt af deres naturs mange stikkende og ubehagelige egenskaber."

Nobelpristageren Richard Feynman rapporterede om et lignende fænomen for atomer, materiens grundlæggende byggesten. Hans lærebog i tre bind, Feynman-forelæsningerne om fysik , starter med den formodning, at i tilfælde af en katastrofal begivenhed, der eroderer al menneskelig viden, følgende sætning ville indeholde den mest nyttige information om naturen i den korteste form:"...alle ting er lavet af atomer - små partikler, der bevæger sig rundt i evig bevægelse, tiltrækker hinanden, når de er lidt fra hinanden, men frastødende, når de bliver klemt ind i hinanden."

Imidlertid, arten af ​​interaktionen mellem atomer og molekyler med overflader er endnu mere kompleks, som fysikeren Lenard-Jones allerede fandt tilbage i 1932. I nogle tilfælde to former for binding kan forekomme:en svag binding, kaldet fysisorption, og et stærkt bånd, kaldet kemisorption. Fysisorption får støv til at klæbe til overflader eller tillader gekkoer at gå på vægge og lofter uden at falde af. Kemisorption er 10 til 100 gange stærkere end fysisorption. Samspillet mellem fysisorption og kemisorption er afgørende for rensning af udstødningsgas i katalysatorer af biler og i industrielle reaktorer, der bygger grundkemikalier ved katalytiske reaktioner.

De to adsorptionsmåder er udtrykt ved en energikurve, der viser to minima. Disse energikurver er blevet vist i lærebøger i fysisk kemi og overfladevidenskab i årtier, selvom eksperimentel adgang havde været begrænset til ligevægtspunkterne, hvor fysisorption og kemisorption forekommer. En gruppe eksperimentelle fysikere fra University of Regensburg, Ferdinand Huber, Julian Berwanger og Franz J. Giessibl, har eksperimentelt registreret tilblivelsen af ​​den energikurve, der er involveret i overgangen fra fysisorption til kemisorption.

De opnåede dette ved at fastgøre et CO-molekyle til spidsen af ​​et atomkraftmikroskop og bevæge det mod et enkelt jernatom, der sidder på en kobberoverflade og registrerede den kraft, der virkede i processen. Holdet omfattede kvantekemikerne Svitlana Polyesa, Sergiy Mankovsky og Hubert Ebert fra Ludwig-Maximilians-Universitetet i München, som har udarbejdet den teoretiske forklaring. At overvinde den energetiske barriere mellem fysisorption og kemisorption kræver en omarrangering af elektronerne (hybridisering), der udgør bindingerne, som er blevet bekræftet i de kvantekemiske beregninger.

Tilbage til Schopenhauer og menneskelige relationer, det er ikke uhørt, at mennesker også kan blive stærkt tiltrukket efter at have overvundet mulig indledende frastødning.