Stabiele mangaanporfyrines gaan spontaan oxideren als je ze aftast met een STM-microscoop. En dat maakt het mogelijk de verschillende oxidatietoestanden verrassend goed in beeld te krijgen, schirjven Nijmeegse onderzoekers in Nature Chemistry.

Het is tevens een totaal nieuwe, ‘schone’ manier om zo’n porfyrine aan de praat te krijgen zonder een ander reagens te hoeven toevoegen.

Het onverwachte effect lijkt het gevolg van twee factoren: de grafietlaag die als ondergrond wordt gebruikt, en het feit dat zo’n STM-microscoop een potentiaalverschil tussen die ondergrond en de tastnaald nodig heeft om te kunnen werken. ‘We hebben de hypothese dat door een negatieve potentiaal op het grafiet een elektron als het ware vanuit het oppervlak in het molecuul wordt gedrukt’, legt laatste auteur Hans Elemans uit.

Het molecuul in kwestie heeft voluit meso-5,10,15,20-tetrakis(4-(R,R,R,R)2-N-octadecylanidoethyloxyfenyl)porfyrinemangaan(III)chloride, voor het gemak afgekort tot Mn1Cl. Het dient als model voor cytochroom p450, een natuurlijk oxygenase-enzym. Met in het achterhoofd uiteraard de hoop dat het ooit een industriële katalysator oplevert die qua activiteit met p450 is te vergelijken.

Druppel je een oplossing van dit porfyrine op een grafietoppervlak, dan hebben de moleculen de neiging er met hun vier lange uitlopers plat op te gaan liggen. Dat maakt het mogelijk om ze één voor één met de STM-tip af te tasten.

Dat je dan verschillende vormen vindt die volgens de onderzoekers twee-, drie- of vierwaardig mangaan bevatten en in het meest extreme eavn zijn gedimeriseerd, had niemand verwacht. Water precies gebeurt hangt zowel van het ingestelde potentiaalverschil af als van de aan -of afwezigheid van zuurstof.

Elemans verwacht dat er wel meer moleculen zullen bestaan die op deze manier reactief kunnen worden gemaakt. In principe zou het moeten kunnen met elke reactie die elektronisch geactiveerd moet worden, al is het wel van belang op wat voor manier de moleculen op het oppervlak gaan liggen.”

bron: Radboud Universiteit