Oxidation und Reduktion sind wohl die bekanntesten chemischen Reaktionen aus der Schulchemie. Forscher der Temple University in Philadelphia haben nun mit einem Trick derartige Redoxreaktionen in einem einzelnen organischen Molekül beobachtet. In der Studie überbrückte dieses einen winzigen Spalt zwischen der Spitze eines Rastertunnelmikroskops und einer Metallelektrode. Der dabei gemessene Tunnelstrom hing vom Oxidationszustand des Moleküls ab.
Ein genaues Verständnis von Redoxreaktionen, dem Transfer von Elektronen von Atomen und Molekülen, ist nicht nur für die Chemie und Biologie von höchster Bedeutung, sondern auch für die Materialwissenschaften. So sind die oftmals katastrophalen Korrosionsvorgänge von Brücken oder anderen Bauwerken beispielsweise nichts andere als eine Oxidation. Eric Borguet und seine Kollegen wollten in ihrer Studie nun die Oxidation und Reduktion eines einzelnen Moleküls beobachten.
Dazu wählten die Forscher das für biologische Prozesse wichtige Molekül Porphyrin aus. Um dessen Oxidationszustand zu bestimmen, brachten die Forscher die Moleküle in geringer Dichte auf einer Metallelektrode an. Ein einzelnes Molekül konnte dann mittels der Spitze eines Rastertunnelmikroskops kontaktiert werden. Die Forscher studierten dann den Einfluss des Oxidationszustands des Moleküls auf den zwischen Spitze und Elektrode bei angelegter Spannung fließenden Tunnelstrom. Das Molekül selbst konnte dabei durch Veränderung der Spannung entweder oxidiert oder reduziert werden.
Wie sich herausstellte, hing die Helligkeit des Moleküls in dem vom Rastertunnelmikroskop aufgenommenen Bild von seinem Oxidationszustand ab. Oxidierte Moleküle erschienen dunkel, reduzierte hingegen hell. Die Forscher wollen nun darangehen, mit ihrer Methode auch die Dynamik von Redoxreaktionen zu erforschen.
Angewandte Chemie, Bd. 46, Seite 6098 Stefan Maier
