Das kleinste bekannte molekulare Knoten besteht aus nur 54 Atomen.

Stellen Sie sich einen Knoten vor, der so klein ist, dass er mit bloßem Auge nicht gesehen werden kann. Denken Sie dann noch kleiner.

Chemiker haben gerade einmal 54 Atome zu dem kleinsten molekularen Knoten verbunden. Am 2. Januar in Nature Communications beschrieben, ist der Knoten eine Kette aus Gold-, Phosphor-, Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen, die sich dreimal kreuzt und eine Brezel-Form namens Trefoil bildet. Der bisher kleinste molekulare Knoten, der 2020 gemeldet wurde, bestand aus 69 Atomen.

Chemiker Richard Puddephatt, der mit Kollegen an der Chinese Academy of Sciences in Dalian zusammenarbeitete, schuf den neuen Knoten zufällig, während er versuchte, komplexe Strukturen aus verflochtenen Ringmolekülen oder Katenanen zu bauen. In Zukunft könnten Katenane in molekularen Maschinen verwendet werden, im Wesentlichen Schaltern und Motoren im molekularen Maßstab. Aber im Moment versuchen Wissenschaftler immer noch herauszufinden, wie sie funktionieren, was in diesem Fall dazu führte, dass versehentlich etwas anderes produziert wurde.

"Es war wirklich nur ein glücklicher Zufall, einer dieser glücklichen Momente in der Forschung, die all die Rückschläge ausgleichen", sagt Puddephatt von der Universität Western Ontario in London, Kanada.

Der neue Trefoil-Knoten ist auch der engste seiner Art. Forscher berechnen die Enge eines molekularen Knotens, indem sie die Anzahl der Atome in der Kette durch die Anzahl der Kreuzungen teilen, um das sogenannte Backbone Crossing Ratio (BCR) zu erhalten. Je kleiner das BCR, desto enger der Knoten. Der neue Knoten hat ein BCR von 18. Der bisher engste Trefoil-Knoten hatte ein BCR von 23.

Die Untersuchung kleiner molekularer Knoten könnte irgendwann zu neuen Materialien führen. Aber im Moment versucht das Team immer noch herauszufinden, warum diese Kombination von Atomen überhaupt zu einem Knoten führt.