Le molecole vibranti di monossido di carbonio adsorbite sulla superficie di un cristallo di sale smettono di muoversi dopo pochi millisecondi. Gli scienziati ora hanno scoperto che ciò è dovuto principalmente all'emissione di onde elettromagnetiche. Il ruolo del legame chimico in superficie sembra quindi essere meno importante di quanto si pensasse in precedenza. Jörg Meyer del Leiden Institute for Chemistry ha contribuito alla ricerca fondamentale apparsa su Science il 14 dicembre.

Quando le molecole di monossido di carbonio (CO) si attaccano alla superficie di un cristallo di sale NaCl, il cosiddetto legame chimico tra diversi atomi e molecole è considerato molto importante. Non solo per mantenere le molecole in una posizione stabile sulla superficie, ma anche per il trasferimento di energia vibrazionale. "Puoi paragonare questo legame alla molla nell'ammortizzatore dell'auto che rende più fluida la corsa, "Spiega Meyer. "Ora abbiamo scoperto che le molecole di CO in vibrazione su una superficie di sale rallentano prevalentemente a causa dell'emissione di onde elettromagnetiche e meno a causa del legame chimico". Queste onde sembrano svolgere un ruolo più importante nel trasferimento delle onde vibrazionali. energia di quanto si pensasse.

Secondo Meyer, la corretta descrizione teorica dei legami chimici tra atomi, molecole e superfici richiedono la meccanica quantistica. A causa di ciò, Ci si aspettava inoltre che la meccanica quantistica fosse cruciale per descrivere il trasferimento di energia vibrazionale. Al contrario, la teoria classica dietro le onde elettromagnetiche, come la luce o le onde radio, è una cosiddetta teoria del continuo, ciò non spiega esplicitamente il fatto che la materia è costituita da singoli atomi. Il fisico scozzese James Clerk Maxwell sviluppò la teoria nella seconda metà del XIX secolo, quando la meccanica quantistica non era ancora stata inventata. "Perciò, è stato davvero sorprendente e inizialmente molto difficile credere che una tale teoria svolga un ruolo chiave qui, nello stesso modo in cui lo fa per l'intervallo finito di ad es. trasmissione radio su scala macroscopica".

Meyer ha collaborato strettamente con i gruppi di ricerca dell'Università di Göttingen e con il locale Max Planck Institute guidato da Dirk Schwarzer e Alec Wodtke, che ha tradotto le osservazioni in nuove intuizioni sul ruolo del legame chimico alla superficie. "Infatti, hanno avuto l'idea, e non mi convinsi subito, " Meyer ride. Dal lato sperimentale, il gruppo di Göttingen utilizza uno spettrometro a emissione nel medio infrarosso unico con una sensibilità e una risoluzione temporale senza precedenti. Lo stesso Meyer ha contribuito mediante simulazioni al computer. "Per parti di queste simulazioni, Avevo bisogno di progettare e realizzare nuovi programmi per computer, altri richiedevano un grande sforzo computazionale e quindi dovevano essere eseguiti sul mio cluster di computer anziché sul mio laptop."

Da un punto di vista scientifico, Meyer crede che il progetto sia un interessante crogiolo di chimica, fisica e informatica applicata. La ricerca gli ha permesso di ottenere intuizioni fondamentali su come l'energia viene trasferita su scala atomica. Meyer:"Tali processi elementari determinano in definitiva perché l'energia potrebbe essere utilizzata in modo efficiente o sprecata nel mondo macroscopico che ha iniziato a rendersi conto dell'importanza dell'energia e della sostenibilità".