Ny indsigt i bindingskonfiguration og mobilitet af molekyler på nanopartikeloverflader

Hvordan molekyler binder sig til en overflade er af central betydning i kemiske reaktioner, hvilket gør muligheden for at studere bindingskonfigurationer i isolerede nanosystemer af stor interesse. Et forskerhold fra Freiburg ledet af Dr. Lukas Bruder og Prof. Dr. Frank Stienkemeier er nu lykkedes med at studere bindingskonfigurationer og mobilitet af organiske molekyler på ultrakolde ædelgaspartikler. Derved opnåede de information om de forskellige bindingskonfigurationer mellem molekylerne og nanopartikeloverfladen, og hvordan disse konfigurationer udvikler sig efter eksponering for lys. Til dette formål blev phthalocyanin-molekyler undersøgt som vigtige byggesten til optoelektroniske og organiske fotovoltaiske applikationer. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications .

Særlig høj tids- og energiopløsning

Til eksperimenterne blev enkelte molekyler deponeret på isolerede ædelgaspartikler i ultrahøjt vakuum og efterfølgende undersøgt ved kohærent todimensionel spektroskopi. Denne teknik, anvendt på isolerede nanosystemer, tillader studiet af molekylære egenskaber med særlig høj tids- og energiopløsning. Tidsopløsningen her er kun en brøkdel af en milliontedel af en milliontedel af et sekund, hvilket gør det muligt at følge bindingsprocesser i realtid.

"Det, der er særligt overraskende, er det store antal mulige bindingskonfigurationer, som vi var i stand til at estimere," siger Ulrich Bangert, der i høj grad var ansvarlig for laboratoriearbejdet. Denne observation, som blev muliggjort ved at bestemme den homogene linjeprofil i et sådant system for første gang, giver nye incitamenter til teoretisk modellering af nanopartiklerne.

"Det bliver interessant at se, hvordan vores forskningsmetode kan overføres til andre nanopartikler, såsom katalytiske nanopartikler," siger Lukas Bruder og ser på fremtiden.

"Men den opnåede høje opløsning viser også generelt et lovende perspektiv til at undersøge fotokemiske reaktioner i nanosystemer," tilføjer Frank Stienkemeier. + Udforsk yderligere

Forskere anvender 2D-spektroskopi på isolerede molekylære systemer for første gang