Wenn Teilchen mit Metallen wechselwirken, können winzige elektrische Ströme fließen, die charakteristisch für eine Substanz sind. Dieses Phänomen entdeckten Wissenschaftler der University of California in Santa Barbara und der Gerhard-Mercator-Universität in Duisburg. Ihre Arbeiten veröffentlichen sie in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science.
Ziel der Forscher war es zunächst zu untersuchen, wie Gase auf Metalloberflächen wirken, wenn sie sich an diese anlagern. Solche Anlagerungs- oder Adsorptionsvorgänge kommen bei vielen chemischen Prozessen vor. Wenn beispielsweise einer fester Katalysator eine Reaktion zwischen zwei Gasen auslöst, lagern sich beide zuvor an den Katalysator an.
Bislang glaubte man, dass bei dieser Anlagerung lediglich Energie in Form von Schwingungen oder Wärme zwischen dem Katalysator- und den Gasatomen freigesetzt wird. Doch die Untersuchungen der Wissenschaftler um Brian Gergen und Hermann Nienhaus förderten ein völlig anderes Bild zu Tage: Sie konnten beim Anlagern von Gasatomen wie Wasserstoff an eine modifizierte Silberoberfläche beobachten, dass die Elektronen der Silberatome elektronisch angeregt werden. Diese Anregungsenergie konnte als winziger Strom gemessen werden.
Der Strom ist ein Maß für die Stärke und die Art der Adsorption des Moleküls oder Atoms an das Metall ? und damit umgekehrt eine Kennzahl, um die angelagerte Substanz zu identifizieren. Daher könnten Sensoren für Schadstoffe auf dem Effekt aufbauen. Einer der beteiligten Forscher erklärt: “Das Phänomen eröffnet ein neues Feld der Chemoelektronik, bei der chemisch angeregte Elektronen in einem Metall (als Signal) erzeugt werden.”
Zwar gibt es längst Sensoren für verschiedene Substanzen, aber keiner unter ihnen vermag, den Stoff selbst zu erkennen, der Nachweis geschieht immer auf indirektem Wege. Das wäre bei dem neuen Effekt anders: Der Schadstoff selbst löst den elektrischen Strom aus.
Noch sind solche Geräte Zukunftsmusik. Doch die Fachwelt freut sich schon jetzt, dass der Vorgang der Adsorption und daher auch die Wirkung von Katalysatoren ein Stück weit besser verstanden ist.
Susanne Donner
