Forscher brechen und verknüpfen einzelne Molekülbindungen

Japanischen Forschern gelang es erstmals, ein einzelnes Wasserstoffatom gezielt von einem größeren Molekül abzuspalten und wieder anzuknüpfen.

Chiba/Tokyo (Japan) - In chemischen Laboren werden die verwendeten Substanzmengen immer kleiner. Griffen Forscher vor Jahren zu Reagenzgläsern, reichen heute wenige Milliardstel Liter einer Chemikalie für Reaktionen aus. Noch sparsamer waren jetzt die japanische Forscher bei ihrem Experiment -- ein einziges Molekül reichte ihnen aus. Diesen molekularen Schalter, der für Katalyse-Reaktionen eine wichtige Rolle spielen könnte, präsentieren sie in der Zeitschrift "Science".

"Dieses System zeigt eine ungewöhnlich hohe Kontrolle der Chemie auf dem Niveau einzelner Moleküle", schreiben Maki Kawai und seine Kollegen von der Universität Tokyo in Chiba. Auf einer tiefgekühlten Platinoberfläche setzten sie ein einzelnes Methylaminocarbyn-Molekül. Mit der Spitze eines Rastertunnelmikroskops näherten sie sich diesem Molekül und spalteten mit einem Spannungspuls von drei Volt eine Bindung zwischen einem Stickstoff- und einem Wasserstoffatom auf. Dieses freie Wasserstoffatom konnte danach kontrolliert wieder an die gleiche Stelle zurückgesetzt werden.

Auch wenn es sich um ein erstes Grundlagenexperiment handelt, zeigt diese Methode einen wichtigen Schritt zur Kontrolle chemischer Reaktionen auf dem kleinsten vorstellbaren Niveau. In weiteren Schritten könnten nun komplexere Reaktionen im atomaren Maßstab vollzogen werden. Es ist nicht ausgeschlossen, dass damit bisher nicht synthetisierbare Substanzen hergestellt werden könnten. Wichtig könnten diese Vorgänge zur Verbesserung von Katalyse-Reaktionen an Oberflächen sein.