Forskare runt om i världen arbetar med att utveckla effektiva material för att omvandla CO₂ till användbara kemiska ämnen — arbete som är särskilt pressande med tanke på den globala uppvärmningen.

Ett team från universitetet i Göttingen, Tyskland, och Ulsan National Institute for Science, Sydkorea, har upptäckt ett nytt och lovande tillvägagångssätt:katalytiskt aktiva molekyler är nanobegränsade – vilket innebär att de placeras i en miljö som lämnar väldigt lite utrymme för singeln. molekyler - på en yta som fungerar som en ledande elektronleverantör.

Dessa molekyler främjar specifika kemiska reaktioner. Sådana hybridsystem utnyttjar både egenskaperna hos molekylerna och egenskaperna hos substratet. Resultaten publicerades i Science Advances .

Det första steget för teamet var att deponera de katalytiskt aktiva molekylerna som en ånga på polerat silver innan de undersökte dem med ett högupplöst scannande tunnelmikroskop byggt i Göttingen. "Till vår absoluta förvåning arrangerar molekylerna sig, som genom ett trollslag, i nästan perfekta enskiktsstrukturer på ytan", säger Lucas Paul, Ph.D. student, Högskolan i Göttingen, och medförfattare till studien.

"Förutom att avbilda enskilda molekyler kan energin hos de injicerade elektronerna justeras så exakt i scanningstunnelmikroskopet att kemiska reaktioner kan induceras och observeras i en enda molekyl", förklarar fysikern professor Martin Wenderoth. Wenderoth ledde projektet tillsammans med kemisten professor Inke Siewert, vid universitetet i Göttingens Collaborative Research Center 1073 "Atomic Scale Control of Energy Conversion." Siewert tillägger att de "kan bryta individuella kemiska bindningar mycket exakt."

Forskarna visar att molekyler som är särskilt tätt packade på ytan har förändrade kemiska egenskaper. Således, uteslutande för de "fångade" molekylerna kan bindningen brytas och därefter också återställas, eftersom den separerade delen av molekylen bara kan röra sig mycket lite bort från resten av molekylen. "Detta visar hur utrymmesbrist, på atomnivå, kan användas för att manipulera kemiska reaktioner", säger första författare Ole Bunjes, universitetet i Göttingen.

Forskargruppen vill att deras experiment ska bidra till utvecklingen av effektiva molekylära ytsystem med exakt bestämda egenskaper. Dessutom vill de undersöka om deras nya system är lämpligt som ett molekylärt dataminne. + Utforska vidare

Pulser från en atomskarp spets gör det möjligt för forskare att bryta och bilda kemiska bindningar efter behag