Von geordneten zu mobilen Molekülen durch Kühlen

• Published in: Angewandte Chemie Vol. 133; no. 35; pp. 19265 - 19270
• Main Authors: Aeschlimann, Simon, Lyu, Lu, Becker, Sebastian, Mousavion, Sina, Speck, Thomas, Elmers, Hans‐Joachim, Stadtmüller, Benjamin, Aeschlimann, Martin, Bechstein, Ralf, Kühnle, Angelika
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Weinheim Wiley Subscription Services, Inc 23.08.2021
• Subjects: Chemistry; inverses Schmelzen; molekulare Selbstorganisation; Monte-Carlo-Simulation; Phasenübergang; RTM
• ISSN: 0044-8249; 1521-3757
• DOI: 10.1002/ange.202105100

Phasenübergänge zwischen unterschiedlichen Aggregatzuständen sind in Natur und Technik allgegenwärtig. Üblicherweise schmilzt ein Kristall, wenn er erwärmt wird. Daher nutzen wir Eis, um einen Drink zu kühlen. Bereits im Jahre 1903 spekulierte Gustav Tammann über den umgekehrten Prozess des Schmelzens durch Kühlen. Bisher gibt es allerdings nur sehr wenige Beispiele für solche “inversen” Phasenübergänge, die meist auch auf extreme Bedingungen beschränkt sind. Hier zeigen wir einen inversen Phasenübergang von adsorbierten Molekülen auf einer Oberfläche. Molybdänacetat bildet bei Zimmertemperatur eine geordnete Struktur auf der (111)‐Oberfläche von Kupfer, die sich beim Kühlen auflöst. Dieser Übergang entsteht dadurch, dass die Moleküle mobil werden, d. h., wir beobachten die Mobilisierung durch Kühlen. Dieses unerwartete Phänomen kann durch die große Zahl an internen Freiheitsgraden der geordneten Phase im Vergleich zur mobilen Phase erklärt werden. Eis wird durch Erwärmen flüssig – dagegen ist Schmelzen durch Kühlen ein ungewöhnliches Phänomen. Bei einem neuartigen System von adsorbierten Molekülen auf einer Oberfläche werden diese durch Kühlen mobil. Der Schlüssel für das Verständnis dieses Phasenübergangs liegt in der Tatsache, dass die geordnete Hochtemperaturphase mehr Freiheitsgrade hat, was zu einer höheren Entropie führt als in der ungeordneten Tieftemperaturphase.