Mikroskopie Forscher beobachten erstmals Molekül bei Reaktion

Es sind spektakuläre Momentaufnahmen aus dem Innersten der Materie: Forscher haben unter dem Rasterkraftmikroskop erstmals ein Molekül direkt vor und nach einer chemischen Reaktion beobachtet. Die Bilder zeigen erstaunlich deutlich, wie Atome sich neu anordnen.

UC Berkeley/ Felix Fischer/ Michael Crommie

Wenn Chemiker Reaktionen beschreiben, benutzen sie gemeinhin Strukturformeln: Elemente wie Kohlenstoff, Wasserstoff oder Sauerstoff sind darin als Buchstaben dargestellt, ihre Bindungen als Linien. Ganz ähnlich sehen die Bilder aus, die Wissenschaftler der University of California in Berkeley nun mit einem Rasterkraftmikroskop gewonnen haben. Sie zeigen erstmals die genaue Struktur von Molekülen kurz vor und nach einer Reaktion.

Die Forscher nahmen dafür ein Oligomer unter die Lupe, also eine Verbindung mehrerer gleich aufgebauter Elemente. Diese sechseckigen Kohlenstoffringe lagen zunächst in einer wiederkehrenden Struktur vor, schreiben die Wissenschaftler im Fachmagazin "Science". Ein Ring war jeweils mit zwei anderen verbunden.

Um diese Struktur sichtbar zu machen, mussten die Oligomere stark heruntergekühlt werden. Denn erst bei etwa minus 270 Grad Celsius erstarrt die Molekularbewegung fast völlig, die Moleküle halten also beinahe still. Erst dann ließen sie sich mit einem Rasterkraftmikroskop abtasten, das ein feines Bild der Atomstrukturen zeichnete.

Nach dem ersten Durchgang wurden die Moleküle auf über 90 Grad Celsius erwärmt, damit die alte Struktur aufbrechen und sich neue Verbindungen ausbilden konnten. Tatsächlich konnten die Forscher aus Berkeley auch diese neuen Moleküle mit dem Rasterkraftmikroskop abbilden, nachdem diese wiederum abgekühlt worden waren.

Nun tauchten die Atome in verschiedenen, deutlich unregelmäßigeren Strukturen auf. Von den detaillierten Abbildungen dieser Formationen schwärmt der an der Studie beteiligte Chemiker Felix Fischer: "Obwohl wir jeden Tag mit diesen Molekülen arbeiten, hat es mich sehr beeindruckt, diese Bilder zu sehen. Wow!"

Die Forscher erhoffen sich von dieser Methode, chemische Reaktionen etwa in Katalysatoren besser zu verstehen und herauszufinden, wie sich die Verbindungen dabei im Detail verändern. Helfen könnte die Technik auch, um Materialien aus Kohlenstoffverbindungen gezielt aufzubauen.

che

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insgesamt 51 Beiträge
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Seite 1
clkr 03.06.2013
1. Bisher habe ich immer den Quantenmechanikern...
...geglaubt, die uns verkünden, daß es wegen Heisenbergs Unschärferelation gar keine stillhaltenden Atome oder Moleküle geben kann. Ich will mein Schulgeld zurück!
michaelkaloff 03.06.2013
2. In der Tat: WOW!
Da geht jedem Naturwissenschaftler das Herz auf! Diese Aufnahmen gehören zu den Bildern, die ich schon immer sehen wollte, allen Abstraktiosfähigkeiten zum Trotz. Bin mal gespannt, ob jetzt wieder, wie leider in fast jedem SPON-Wissenschaftsthread, irgend ein Minderleister postet, dass Forschung ja nichts bringt und überhaupt "doof" ist. Solche Leute sind in der Mittelstufe eingepennt und bis heute nicht aufgewacht. Posten geht ja trotzdem.
Mertrager 03.06.2013
3. Hochinteressant
So macht das ganze richtig Spass. Es werden sich im Rahmen dieser Forschung einige Theorien überprüfen lassen. Ich bin da zu lange raus, um mitreden zu können. Aber faszinierend finde ich, dasz die Fotos tatsächlich den grafischen Modellen ähneln. Wäre ein lustiger Zufall der Forschungsgeschichte, denn wirklich begründen konnte man das bei deren Erfindung wohl kaum.
der.tommy 03.06.2013
4.
zum ersten post: bestdeitet doch auch niemand. oder sehen sie da ein elektron scharf lokalisiert?
olchemist 03.06.2013
5.
Zitat von clkr...geglaubt, die uns verkünden, daß es wegen Heisenbergs Unschärferelation gar keine stillhaltenden Atome oder Moleküle geben kann. Ich will mein Schulgeld zurück!
Na, da hat aber jemand in der Schule nicht hinreichend genau aufgepasst und mischt gefährliches Halbwissen... oder aber der Lehrer hat's selbst nicht verstanden...
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