Sauerstoff mit drei Nachbarn
Was schon bisher bekannt war: In einem ungewöhnlich stark geladenen Zustand kann Sauerstoff auch drei Bindungen eingehen. Dieses sogenannte Oxonium ist allerdings nur schwer zu stabilisieren, erklärte Christoph Hofer von der Fakultät für Physik der Universität Wien in einer Aussendung.
Studie
„Direct imaging of light-element impurities in graphene reveals triple-coordinated oxygen“, Nature Communications, 10.8.2019
Er hat mit einem Forscherteam unter Leitung von Jani Kotakoski von der Uni Wien und Jannik Meyer von der Uni Tübingen die Bindung einer großen Anzahl von Stickstoff- und Sauerstoffatomen mit Hilfe von Raster-Transmissions-Elektronenmikroskopie untersucht. Möglich wurde dies durch die Einbettung der Atome in das nur eine Atomlage dünne Kohlenstoffmaterial Graphen.
Bemerkenswert stabil
Dabei zeigte sich, dass die Stickstoff- und Sauerstoffatome größtenteils in der aus dem Lehrbuch bekannten Form an ihre Nachbarn binden: Stickstoffatome waren meist an zwei oder drei Kohlenstoffatome gebunden, die meisten Sauerstoffatome an zwei Kohlenstoffatome. „Was uns jedoch wirklich überraschte, war das zusätzliche Vorhandensein von Strukturen mit Sauerstoff, die an drei Kohlenstoffnachbarn gebunden sind“, so Hofer.
Im Gegensatz zu Oxonium war diese Struktur mit drei Bindungen bemerkenswert stabil. Es zeigte sich auch eine „gepaarte Sauerstoff“-Konfiguration, bei der zwei Sauerstoffatome benachbarte Stellen im Graphengitter besetzen, jedoch keine Bindung eingehen.
Diese neuen Bindungskonfigurationen liefern nicht nur neue Einblicke in die Bausteine des Lebens, zu denen Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff zählen. Die Erkenntnisse könnten auch zur Entwicklung neuer Materialien führen.
science.ORF.at/APA