Auf dem Weg zu Gold

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. In Zusammenarbeit mit dem Fritz-Haber-Institut in Berlin, der Humboldt Universität zu Berlin und der University of Liverpool 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.

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 konnten ihre 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.