Im Vergleich dazu erlaubt nun das von den Wissenschaftlern des Berliner Fritz-Haber-Instituts angewandte optische Untersuchungsverfahren, die tatsächlichen Eigenschaften einzelner Nanopartikel direkt zu bestimmen. Das ist ein wichtiger Vorteil: Auf der Oberfläche von Katalysatoren hat die Größe der Teilchen einen entscheidenden Einfluß auf ihre elektronischen und damit auch auf ihre chemischen Eigenschaften. Genau diese elektronischen Eigenschaften von einzelnen Nanoteilchen können jetzt über die Analyse des von ihnen abgestrahlten Lichtes untersucht werden.

Niklas Nilius und Norbert Ernst vom Fritz-Haber-Institut haben mit einzelnen Silberteilchen gezeigt, wie die optischen Eigenschaften von der Größe der Partikel abhängen (Physical Review Letters vom 24. April 2000). Dazu verdampften die Wissenschaftler im Ultrahochvakuum zunächst Silberatome und lagerten sie auf einem extrem dünnen Film aus wohl geordnetem Aluminiumoxid ab. Auf dieser Oberfläche schließen sich die Silberatome zu einzelnen Nanoteilchen ("Cluster") zusammen. Genau über einem Cluster, im Abstand von nur wenigen Atomdurchmessern, wird die extrem feine Spitze eines Rastertunnelmikroskops positioniert. Von seiner Spitze schießen Elektronen in das Teilchen und regen es zum Leuchten an. Der Versuchsaufbau befindet sich im Brennpunkt eines Hohlspiegels. Dieser bündelt das extrem schwache Licht und lenkt es in einen Detektor zur Analyse.

Die Wissenschaftler beobachteten dabei, wie sich die Farbe des ausgesandten Lichtes für verschieden große Silberteilchen unterscheidet. Mit wachsendem Teilchendurchmesser von ein bis zwölf Nanometern verschiebt sich die Farbe von Ultraviolett zunehmend in den längerwelligen Spektralbereich von Blau. Diese Veränderungen der optischen Eigenschaften sollten sich auch bei der chemischen Reaktivität der Nanoteilchen – also ihre Wirksamkeit als Katalysator – deutlich bemerkbar machen.