Wir haben zwei gleiche Hände – fast. Sie sind spiegelbildlich, oder chiral. Dass Metalle auch so eine Struktur haben können, zeigte Jacob Wright von der Empa in der Schweiz auf der EUROPACAT2025.
Abbildung 1: Chiralität dargestellt mit zwei Enantiomeren eines chiralen Moleküls, die sich zueinander ähnlich wie rechte und linke Hand verhalten. (Bildquelle: Wikipedia)
Die Struktur der Oberfläche solcher Kristalle kann auch Chiralität zeigen. Der Katalytiker freut sich über so ein prägendes Substrat, denn ein ebenfalls chirales Adsorbat wird die Konfiguration übernehmen. Und das ist der Traum der Feinchemie-Katalyse: enantiomerreine Stoffe herstellen, cis-trans Konfiguration auswählen, R- oder S-reine Stoffe herstellen. Ein Beispiel eines prochiralen, größeren organischen Moleküls auf einem chiralen Metall-Interface ist im zweiten Bild zu sehen.
Abbildung 2: Non-contact AFM-Aufnahme von R- und S-Enantiomerkomplex von 9-Ethynylphenanthrene auf chiraler PdGa:B(111) Oberfläche.
Aus speziellen Legierungsgemischen, nämlich intermetallischen Verbindungen der kristallinen Raumgruppe 198 wie PdGa, PtAl usw., ergibt sich dieselbe Art von Spiegelsymmetriebruch wie bei unseren Händen. Diese Metalle zeigen Chiralität, und es wird derzeit daran geforscht, sie als chiral selektive Katalysatoren in Oberflächenreaktionen einzusetzen. Alle volumenterminierten Oberflächen sind chiral und weisen bei ähnlicher elektronischer Struktur verschiedene geometrische Anordnungen auf, die für spezifische Reaktionen genutzt werden können. Mit Genehmigung Empa Schweiz – nanotech@surfaces – Chiral Surfaces; Kontakt: jacob.wright@empa.ch.
Zum Weiterlesen:
– Samuel Stolz, Doktorarbeit “Exploiting the chirality of intermetallic PdGa“, EPFL (2020); https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/6f335d94-f9af-45d1-a649-067b23662143
– S. Stolz, et al. “Asymmetric azide-alkyne Huisgen cycloaddition on chiral metal surfaces“, Communications Chemistry 4, 51 (2021)