Rastertunnelmikroskopie - Molekülorbitale sehen

Neulich ist es Forschern aus Regensburg auf dem Gebiet der Nanotechnik mithilfe der Rastertunnelmikroskopie gelungen, Pentacenorbitale und ihre Bewegung genau nachzuverfolgen. Das ist extrem erstaunlich, denn was bisher nur mathematisch lösbar war, ist nun tatsächlich sichtbar gemacht worden (FAZ vom 16.11.2016).

Dazu wird eine so extrem dünne Spitze eines Tunnelmikroskops über fünf Benzolringe bewegt, so dass sich die Molekülorbitale anhand der Ausrichtung der Mikroskopspitze zu ihr bewegen. Wichtig dabei zu wissen ist, dass das Ende des Tunnels nur aus einem einzigen (!) Atom besteht. Damit kann man andere Elektronen anheben, die die Orbitale ausmachen. Dennoch sind Elektronen keine Teilchen, sondern lediglich Wellenfunktionen, die eben im positiven oder negativen Bereich einer trigonometrischen Funktion angesiedelt sind. Die Wolframspitze hat laut Periodensystem der Elemente (PSE) die Elektronegativität von 1,4, ist also gut geeignet, um diesen Versuch durchzuführen, denn je größer ebenjener Wert, desto größer die Anziehungskraft der Elektronen des Moleküls zu sich selbst.

Bislang funktionierte der Versuch noch nicht, weil sich die Reaktion viel zu schnell ereignete. Weil man aber nun zwei extrem kurze Lichtblitze in das System schickte, die die Reaktion anregten, gelang die Fotografie der Orbitale.

Wir sind auf einem spannenden Weg - und vermutlich wird er nie aufhören. Dabei sind wir nie am Ende, sondern eher am Anfang einer großen Entdeckungsreise - angefangen von Aristoteles bis weit hinein in die Zukunft.