Atome bilden „Eimerkette“
Forscher haben mit einem Rastertunnelmikroskop die Wanderung von Wasserstoffatomen entlang einer Molekülkette direkt beobachtet.
Prozesse, die einer Eimerkette oder einem Staffellauf ähneln, gibt es nicht nur in der makroskopischen Welt von uns Menschen. Ein ähnlicher Mechanismus, bekannt unter dem Namen strukturelle Diffusion, ermöglicht auf atomarer Größenordnung den Transport von Wasserstoffatomen und Protonen in Netzwerken aus Wasserstoffbrücken. Dazu gehören flüssiges Wasser, biologische Systeme und funktionelle Gruppen in chemischen Verbindungen. Forschern aus Spanien und Japan ist es nun gelungen diesen Prozess direkt zu beobachten.
Abb.: Illustration der atomaren „Eimerkette“. (Bild: H. Okuyama)
Sie untersuchten wohldefinierte Molekülketten aus Hydroxid-Ionen auf einer Metalloberfläche. Mit einem Rastertunnelmikroskop konnten sie dann den Transport von Wasserstoffatomen entlang der Ketten verfolgen. Sie schickten dazu einen Elektronenpuls durch ein Wassermolekül, dass das eine Ende der Kette markierte. Damit lösten sie die „Eimerkette“ für Wasserstoff aus – ähnlich wie beim Domino-Effekt. Sie stellten fest, dass die Wasserstoffatome von einem zum anderen Ende der Kette wanderten.
Die Kontrolle dieses Mechanismus trägt nicht nur zur Kenntnis über einen fundamentalen chemischen Prozess bei. Sie könnte auch neue Wege beim Austausch von Informationen zwischen molekularen Bauelementen in der Elektronik der Zukunft bahnen.
Elhuyar Fundazioa / P. Hummel
