SCHERPE PUNT VAN ST-MICROSCOOP VOLGT CHEMISCHE REACTIES

Natuurkundigen van Cornell University zijn erin geslaagd om afzonderlijke moleculen koolmonoxide zo te manipuleren dat deze een chemische binding konden aangaan met een ijzeratoom. Ze maakten daarbij gebruik van de scherpe tip van een Scanning Tunneling Microscoop (STM). Via de STM konden ze het hele proces in beeld brengen. Daarnaast werden ook de reactieproducten geanalyseerd (Science, 26 nov).

Op zichzef is het schuiven met moleculen en atomen niet nieuw meer, maar dit experiment laat wel zien dat het mogelijk is om scheikundige reacties op de kleinst mogelijke schaal – die van de moleculen zelf – op gang te brengen en te volgen. De natuurkundigen brachten ijzeratomen en koolmonoxide-moleculen (CO) op een vlak zilverkristal, bij temperaturen vlak boven het absolute nulpunt. Vervolgens werd met de tip van de STM een CO-molecuul opgepakt en boven een ijzeratoom weer losgelaten. Op dezelfde manier kon ook een tweede CO-molecuul aan het metaalatoom worden vastgehecht. Uit de structuur van het reactieproduct blijkt overduidelijk dat beide schuin naar boven steken. Dat is waarschijnlijk een gevolg van de lokale elektronenverdeling rond het ijzeratoom. Voor metalen met een andere ladingsverdeling zoals koper, is de binding loodrecht.

Met behulp van de STM kan ook de trillingsenergie van elk afzonderlijk molecuul nauwkeurig worden gemeten. Er kan zelfs een onderscheid worden gemaakt tussen gewone moleculen en die waarin zwaardere atomen (isotopen) een plaats hebben gevonden. De gevonden energieën komen verrassend goed overeen met theoretisch berekende waarden.