La superficie de los metales juega un papel clave en muchas áreas tecnológicamente relevantes, como la catálisis, tecnología de sensores e investigación de baterías. Por ejemplo, la producción a gran escala de muchos compuestos químicos tiene lugar en superficies metálicas, cuya estructura atómica determina si las moléculas reaccionan entre sí y cómo. Al mismo tiempo, la estructura de la superficie de un metal influye en sus propiedades electrónicas. Esto es particularmente importante para la eficiencia de los componentes electrónicos de las baterías. Por lo tanto, investigadores de todo el mundo están trabajando intensamente en el desarrollo de nuevos tipos de métodos para adaptar la estructura de las superficies metálicas a nivel atómico.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Münster, compuesto por físicos y químicos y dirigido por el Dr. Saeed Amirjalayer, ahora ha desarrollado una herramienta molecular que hace posible, a nivel atómico, para cambiar la estructura de una superficie metálica. Usando simulaciones por computadora, era posible predecir que la reestructuración de la superficie por moléculas individuales, los llamados carbenos N-heterocíclicos, se produce de forma similar a una cremallera. Durante el proceso, al menos dos moléculas de carbeno cooperan para reorganizar la estructura de la superficie átomo por átomo. Los investigadores pudieron confirmar experimentalmente, como parte del estudio, este mecanismo de "tipo cremallera" en el que las moléculas de carbeno trabajan juntas en la superficie del oro para unir dos filas de átomos de oro en una fila. Los resultados del trabajo se han publicado en la revista Edición internacional de Angewandte Chemie .

En estudios anteriores, los investigadores de Münster habían demostrado la alta estabilidad y movilidad de las moléculas de carbeno en la superficie del oro. Sin embargo, No se pudo demostrar previamente ningún cambio específico de la estructura superficial inducido por las moléculas. En su último estudio, Los investigadores demostraron por primera vez que la estructura de una superficie de oro se modifica con mucha precisión como resultado de la cooperación entre las moléculas de carbeno. "Las moléculas de carbeno se comportan como un enjambre molecular; en otras palabras, trabajan juntos como un grupo para cambiar la estructura de largo alcance de la superficie, "Saeed Amirjalayer explica." Basado en el principio de 'cremallera', los átomos de la superficie se reorganizan sistemáticamente, y, después de este proceso, las moléculas pueden eliminarse de la superficie ".

El nuevo método permite desarrollar nuevos materiales con propiedades químicas y físicas específicas, sin herramientas macroscópicas. "En aplicaciones industriales a menudo herramientas macroscópicas, tales prensas o rodillos, son usados, "Amirjalayer continúa". En biología, estas tareas las realizan determinadas moléculas. Nuestro trabajo muestra una clase prometedora de moléculas sintetizadas que utiliza un enfoque similar para modificar la superficie ". El equipo de investigadores espera que su método se utilice en el futuro para desarrollar, por ejemplo, nuevos tipos de electrodos o para optimizar reacciones químicas en superficies.