Sommige moleculen kun je tot onwaarschijnlijke reacties dwingen door ze naast elkaar klemvast te zetten op een goudoppervlak, en er dan een UV-lamp op te zetten. Dat melden Amerikaanse chemici in het jongste nummer van Science.

Minstens net zo knap is dat ze er in zijn geslaagd om de reacties te volgen met een verbouwde scanning tunneling-microscoop (STM).

Paul Weiss (UCLA), Alex Jen (University of Washington, Seattle) en collega’s hebben het uitgeprobeerd met 9-fenylethynylantraceen, voor het gemak afgekort tot PEA. Dat molecuul is hamervormig, waarbij de antraceengroep (3 aromaatringen naast elkaar) de kop van de hamer vormt.Leg je twee van die koppen naast elkaar en bestraal je ze met UV-licht, dan zouden ze in theorie kunnen dimeriseren via een 4+4-fotocycloadditie.

Bij sommige andere antracenen zie je dat inderdaad gebeuren, maar niet bij PEA in oplossing. Dat molecuul geeft dan namelijk de voorkeur aan een Diels-Alderadditie waarbij de antraceengroep van het ene molecuul reageert met de driedubbele binding in de staart van het andere.

De onderzoekers hebben nu een monolaag van n-dodecaanthiolaat gekweekt op een goudoppervlak. Zo’n laag assembleert zichzelf, waarbij de moleculen uitgestrekte domeinen vormen.

Tussen die domeinen blijven hier en daar een paar goudatomen bloot, en dáár plaats je je PEA. Daartoe voorzie je het uiteinde van de staarten eerst van een thiolgroep die aan het goud hecht (je werkt nu dus met 9-(4-mercapto-fenylethynyl)-antraceen ). De antracenen steken nog juist boven de (liggende) dodecaanthiolaatketens uit, en kunnen alleen nog met elkaar reageren. Hetgeen ze ook doen.

Het proces is met de STM-microscoop te volgen, juist omdat de doelmoleculen boven de onderlaag uitsteken. Soms ‘zie’ je dat enkele exemplaren naar beneden zakken, en de onderzoekers nemen aan dat dat de dimerisatie is.

bron: Science, UCLA, C&EN