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Auf dem Weg zu Gold: ChemikerInnen der Uni Graz fangen einzelne Metallatome mit Molekülen ein

27.02.2015

Wie sogenannte Porphyrin-Moleküle – die unter anderem für den Sauerstofftransport im Blut verantwortlich sind – auf einer Oberfläche einzelne Goldatome unter sich einfangen, konnte die Arbeitsgruppe „Single-Molecule Chemistry“ der Karl-Franzens-Universität Graz erstmals zeigen.

Mit internationalen KollegInnen untersuchte das Team die Adsorption – also das Anhaften – von Porphyrin-Molekülen auf einer Goldoberfläche. Die viel beachteten Ergebnisse wurden diesen Monat als Titelgeschichte im renommierten „Journal of the American Chemical Society“ veröffentlicht. Außerdem verwies das Magazin in einem eigenen „Spotlight“-Artikel auf die besondere Bedeutung der Erkenntnisse hin.


The adsorption of porphyrin derivatives on a Au(111) surface was studied by scanning tunneling microscopy and spectroscopy at low temperatures in combination with density functional theory calculations. Different molecular appearances were found and could be assigned to the presence of single gold adatoms bonded by a coordination bond underneath the molecular monolayer, causing a characteristic change of the electronic structure of the molecules. Moreover, this interpretation could be confirmed by manipulation experiments of individual molecules on and off a single gold atom. This study provides a detailed understanding of the role of metal adatoms in surface–molecule bonding and anchoring and of the appearance of single molecules, and it should prove relevant for the imaging of related molecule–metal systems. Quelle: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja510528x

Porphyrin ist ein organisch-chemischer Farbstoff, der unter anderem in Hämoglobin und Chlorophyll vorkommt. Die ChemikerInnen beobachteten einzelne Moleküle dieser Verbindung unter dem Rastertunnelmikroskop und konnten durch eine sehr charakteristische Erscheinung nachweisen, welche von ihnen ein Goldatom unter sich eingefangen hatten und welche nicht.

„So lässt sich die Molekül-Metall-Bindung auf der Ebene einzelner Moleküle untersuchen, wodurch wir fundamentale Einblicke in grundlegende chemische Wechselwirkungen gewinnen“, beschreibt Univ.-Prof. Dr. Leonhard Grill vom Institut für Chemie, Leiter der Arbeitsgruppe.

Die WissenschafterInnen der Uni Graz konnten in Zusammenarbeit mit dem Fritz-Haber-Institut in Berlin, der Humboldt Universität zu Berlin und der University of Liverpool die Zuordnung durch Manipulationsexperimente, in denen ein Porphyrin-Molekül auf der Oberfläche bewegt wird und ein einzelnes Goldatom am ursprünglichen Ort zurückbleibt, bestätigen.

Ebenso konnte durch Zurückschieben des Moleküls auf das Atom der ursprüngliche charakteristische Zustand des Moleküls wiederhergestellt werden. Diese Ergebnisse sind nicht nur von Bedeutung für ein Verständnis der Porphyrin-Metall-Wechselwirkung, sondern haben auch Konsequenzen für zukünftige Untersuchungen von Molekülen auf Oberflächen.

Kontakt für Rückfragen:
Univ.-Prof. Dr. Leonhard Grill
Institut für Chemie der Uni Graz
Tel.: 0316/380-5412
E-Mail: leonhard.grill@uni-graz.at

Weitere Informationen:

http://pubs.acs.org/action/showLargeCover?jcode=jacsat&vol=137&issue=5

Mag. Gudrun Pichler | Karl-Franzens-Universität Graz

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