Kohlendioxid entsteht bei der Verbrennung fossiler Energieträger, beim Verrotten organischer Abfälle und bei der Atmung von Säugetieren. Zum ersten Mal beobachten nun amerikanische Forscher, wie sich einzelne Sauerstoffatome (O) an Kohlenmonoxid-Moleküle (CO) anlagern. Auf diesen Ergebnissen, die sie in der Fachzeitschrift “Physical Review Letters”veröffentlichten, könnten eine verbesserte Verbrennungskontrolle in Automotoren oder innovative Nachweismethoden für das Treibhausgas aufbauen.
Um die Oxidation eines einzigen CO-Moleküls zu beobachten, nutzten die Wissenschaftler der University of California in Irvine ein Rastertunnelmikroskop. Mit der Atom feinen Spitze des Instruments betrachteten sie ein CO-Molekül, das langsam auf einzelne Sauerstoffatome, die auf einer hochreinen Silberfläche lagen, heranrückte. Bei einem Abstand von nur rund einem Fünftel Nanometer (Millionstel Millimeter) konnten die Forscher die Bildung eines instabilen Komplexes aus drei Sauerstoffatomen und einem Kohlenstoffatom (O-CO-O) erkennen (s. Grafik). Darauf tunnelten Elektronen durch die Spitze des Mikroskops und hoben das Energieniveau des Komplexes an. Das hatte zur Folge, dass sich ein Kohlendioxid-Molekül (CO2) und ein einzelnes Sauerstoffatom bilden konnten.
Übertragen auf natürliche Oxidationsvorgänge wird diese zusätzliche Energie nicht durch einzelne getunnelte Elektronen, sondern durch Wärme zugeführt. Mit diesem Experiment konnten die Forscher belegen, dass Kohlenmonoxid nicht wie bisher vereinfacht angenommen direkt mit den zweiatomigen Sauerstoffmolekülen (O2) reagiert. Es geht die Komplex-Verbindung in einem ersten Schritt nur mit atomarem Sauerstoff ein.
Jan Oliver Löfken
