Oprettelse og brydning af kemiske bindinger i enkelte nanobundne molekyler

Forskere over hele verden arbejder på at udvikle effektive materialer til at omdanne CO₂ til brugbare kemiske stoffer - arbejde, der er særligt presserende i lyset af den globale opvarmning.

Et hold fra universitetet i Göttingen, Tyskland, og Ulsan National Institute for Science, Sydkorea, har opdaget en ny og lovende tilgang:Katalytisk aktive molekyler er nanobegrænsede - hvilket betyder, at de sættes ind i et miljø, der efterlader meget lidt plads til singlen. molekyler - på en overflade, der fungerer som en ledende elektronleverandør.

Disse molekyler fremmer specifikke kemiske reaktioner. Sådanne hybridsystemer gør brug af både egenskaberne af molekylerne og egenskaberne af substratet. Resultaterne blev offentliggjort i Science Advances .

Det første skridt for holdet var at deponere de katalytisk aktive molekyler som en damp på poleret sølv, før de undersøgte dem med et højopløsnings scanningstunnelmikroskop bygget i Göttingen. "Til vores absolutte forbløffelse arrangerer molekylerne sig, som ved magi, i næsten perfekte enkeltlagsstrukturer på overfladen," siger Lucas Paul, Ph.D. studerende, Universitetet i Göttingen, og medforfatter til undersøgelsen.

"Ud over at afbilde individuelle molekyler kan energien af ​​de injicerede elektroner justeres så præcist i scanningstunnelmikroskopet, at kemiske reaktioner kan induceres og observeres i et enkelt molekyle," forklarer fysiker professor Martin Wenderoth. Wenderoth ledede projektet sammen med kemiker Professor Inke Siewert, ved University of Göttingen's Collaborative Research Center 1073 "Atomic Scale Control of Energy Conversion." Siewert tilføjer, at de "er i stand til meget præcist at bryde individuelle kemiske bindinger."

Forskerne viser, at molekyler, der er særligt tæt pakket på overfladen, har ændrede kemiske egenskaber. Således kan bindingen udelukkende for de "fangede" molekyler brydes og efterfølgende også genoprettes, da den adskilte del af molekylet kun kan bevæge sig meget lidt væk fra resten af ​​molekylet. "Dette viser, hvordan mangel på plads på atomniveau kan bruges til at manipulere kemiske reaktioner," siger førsteforfatter Ole Bunjes, Universitetet i Göttingen.

Forskerholdet ønsker, at deres eksperimenter skal bidrage til udviklingen af ​​effektive molekylære overfladesystemer med præcist bestemte egenskaber. Derudover vil de undersøge, om deres nye system er velegnet som molekylær datahukommelse. + Udforsk yderligere

Impulser fra en atomskarp spids gør det muligt for forskere at bryde og danne kemiske bindinger efter eget ønske