Wissenschaftler entschlüsseln Geheimnisse der Wechselwirkung aromatischer Moleküle mit Gold

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Yang Liangbao vom Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) hat die Wechselwirkungen zwischen aromatischen Molekülen und Au-Oberflächen auf einem einzelnen Au-Nanodimer durch oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) beobachtet.

Die Studie ist veröffentlicht In Analytische Chemie und wurde als Titelseite der Ausgabe ausgewählt.

Grenzflächenwechselwirkungen zwischen aromatischen Molekülen und Edelmetallen spielen in grundlegenden wissenschaftlichen und technologischen Anwendungen eine herausragende Rolle. Aufgrund der Begrenztheit der Charakterisierungstechnologie und der Komplexität der experimentellen Bedingungen mangelt es jedoch immer noch an einem quantitativen Verständnis des spezifischen Mechanismus dieser Wechselwirkung unter Umweltbedingungen.

Um dieses Problem zu lösen, konstruierte das Forschungsteam eine Au-Nanodimerstruktur mit einer Lücke im Subnanometerbereich. Basierend auf dieser Struktur erhielten Wissenschaftler mithilfe von SERS Informationen zum Spektrum der molekularen Oberflächenschwingungen.

Mit der gleichen Struktur gelang ihnen auch der hochempfindliche SERS-Nachweis polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK). Sie fanden heraus, dass die SERS-Empfindlichkeit von PAKs mit zunehmender Anzahl aromatischer Ringe im Molekül zunimmt. Dies liefert eine neue Idee für den hochempfindlichen Nachweis aromatischer Moleküle.

Gleichzeitig wurden auch die physikalischen Adsorptionstypen aromatischer Moleküle auf der Au-Oberfläche und die Elektronendichteverteilung an der Grenzfläche aufgedeckt.

Diese Forschung zeigt das große Potenzial von SERS bei der Untersuchung von Grenzflächenwechselwirkungen auf der Ebene einzelner Moleküle und liefert auch neue Implikationen für die Grundlagenforschung und technische Anwendungen in verwandten Bereichen.