Ultrasnel wandelen over een oppervlak
10 november 2005
Onderzoekers uit Leiden en Amsterdam zijn er voor het eerst in
geslaagd om de ultrasnelle beweging van moleculen over een oppervlak
'real-time' te volgen. De nieuwe resultaten laten zien dat de beweging
veel sneller gaat dan gedacht, en dat koolstofmonoxide-moleculen
tijdens hun wandeling over een platina oppervlak niet alleen - zoals
altijd werd aangenomen - evenwijdig aan het oppervlak bewegen, maar
ook een rotatiebeweging uitvoeren: de moleculen waggelen. Dit zal
helpen processen aan oppervlakken beter te begrijpen. De onderzoekers
publiceren hun resultaten binnenkort in het tijdschrift Science. Hun
artikel gaat op 10 november 2005 online in Science Express.
Reacties van moleculen op een oppervlak spelen een belangrijke rol in
ons dagelijks leven: vrijwel alle producten zijn bij hun
totstandkoming in aanraking gekomen met een reactief oppervlak. Ook
bij de afbraak van schadelijke stoffen spelen oppervlakken een
onmisbare rol, zoals in de katalysator van de auto. De meest
elementaire stap in oppervlaktereacties is de diffusie van moleculen
over een oppervlak. Voordat bijvoorbeeld het schadelijke
koolstofmonoxide (CO) en stikstofmonoxide (NO) op het oppervlak van de
uitlaatkatalysator kunnen reageren tot onschadelijk stikstof (N2) en
koolstofdioxide (CO2), moeten deze twee moleculen elkaar eerst
ontmoeten.
Vanwege het belang van moleculaire oppervlaktebeweging zijn er
uitgebreide studies gedaan naar het resultaat van de beweging -
moleculen die van de ene plaats verdwijnen om op een andere plaats te
verschijnen. Dat is met hoge-resolutie microscopie goed te zien. De
beweging zelf was echter nog nooit onderzocht, eenvoudigweg omdat
moleculen zó snel bewegen dat ze niet op heterdaad betrapt kunnen
worden.
Onderzoekers* Ellen Backus, Andreas Eichler, Aart Kleyn en Mischa Bonn
zijn er voor het eerst in geslaagd om de ultrasnelle moleculaire
beweging van koolstofmonoxide over een platina oppervlak 'real-time'
te volgen. Dit molecuul blijkt veel sneller te bewegen dan gedacht en
bovendien laten de onderzoekers voor het eerst zien hóe het beweegt.
In tegenstelling tot wat algemeen werd aangenomen blijkt het molecuul
tijdens zijn wandeling over het oppervlak niet alleen parallel aan het
oppervlak te bewegen, maar ook een rotatiebeweging uit te voeren: het
molecuul waggelt.
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek