Les molécules vibrantes de monoxyde de carbone adsorbées à la surface d'un cristal de sel cessent de bouger après quelques millisecondes. Les scientifiques ont maintenant découvert que cela est principalement dû à l'émission d'ondes électromagnétiques. Le rôle de la liaison chimique en surface apparaît ainsi moins important qu'on ne le pensait. Jörg Meyer de l'Institut de chimie de Leiden a contribué à la recherche fondamentale publiée dans Science le 14 décembre.

Lorsque les molécules de monoxyde de carbone (CO) se fixent à la surface d'un cristal de sel de NaCl, la soi-disant liaison chimique entre différents atomes et molécules est considérée comme très importante. Non seulement pour maintenir les molécules dans une position stable à la surface, mais aussi pour le transfert d'énergie vibratoire. "Vous pouvez comparer cette liaison au ressort de l'amortisseur de la voiture qui adoucit la conduite, " explique Meyer. " Nous avons maintenant découvert que les molécules de CO vibrantes sur une surface de sel ralentissent principalement en raison de l'émission d'ondes électromagnétiques et moins à cause de la liaison chimique. " Ces ondes semblent jouer un rôle plus important dans le transfert des vibrations d'énergie qu'on ne le pensait auparavant.

Selon Meyer, la bonne description théorique des liaisons chimiques entre atomes, les molécules et les surfaces nécessitent la mécanique quantique. À cause de ce, On s'attendait également à ce que la mécanique quantique soit cruciale pour décrire le transfert d'énergie vibrationnelle. A l'opposé, la théorie classique derrière les ondes électromagnétiques, telles que la lumière ou les ondes radio, est une théorie dite du continu, cela ne rend pas explicitement compte du fait que la matière est constituée d'atomes individuels. Le physicien écossais James Clerk Maxwell a développé la théorie dans la seconde moitié du 19ème siècle, quand la mécanique quantique n'était pas encore inventée. "Par conséquent, il a été vraiment surprenant et au départ très difficile de croire qu'une telle théorie joue un rôle clé ici - de la même manière qu'elle le fait pour la gamme finie de, par ex. transmission radio à l'échelle macroscopique."

Meyer a collaboré étroitement avec les groupes de recherche de l'Université de Göttingen ainsi qu'avec l'Institut Max Planck local dirigé par Dirk Schwarzer et Alec Wodtke, qui a traduit les observations en de nouvelles connaissances sur le rôle de la liaison chimique à la surface. "En réalité, ils ont eu l'idée, et je n'ai pas été immédiatement convaincu, " Meyer rit. Côté expérimental, le groupe de Göttingen utilise un spectromètre d'émission unique dans l'infrarouge moyen avec une sensibilité et une résolution temporelle sans précédent. Meyer lui-même a contribué au moyen de simulations informatiques. "Pour certaines parties de ces simulations, J'avais besoin de concevoir et de mettre en œuvre de nouveaux programmes informatiques, d'autres nécessitaient beaucoup d'efforts de calcul et devaient donc être exécutés sur mon cluster d'ordinateurs au lieu de mon ordinateur portable."

D'un point de vue scientifique, Meyer pense que le projet est un creuset intéressant de chimie, physique et informatique appliquée. La recherche lui a permis d'obtenir des informations très fondamentales sur la façon dont l'énergie est transférée à l'échelle atomique. Meyer :« De tels processus élémentaires déterminent en fin de compte pourquoi l'énergie peut être utilisée efficacement ou gaspillée dans le monde macroscopique qui a commencé à prendre conscience de l'importance de l'énergie et de la durabilité.