Die Energie eines Elektrons hängt bei "eindimensionalen" Ketten davon ab, an welcher Position sich sein Atom befindet. Zu diesem Ergebnis kamen Jason Crain und David Pierce vom National Institute of Standards and Technology bei ihren Messungen an Goldkettchen, die drei bis neun Atome lang und nur ein Atom dick waren. Theoretisch war dieser Effekt bereits vorhergesagt.

Normalerweise sind bei Metallen die äußeren Elektronen zu einer Art Elektronengas verschmiert und keinem bestimmten Einzelatom mehr zugeordnet. In eindimensionalen Ketten befinden sich die endständigen Atome jedoch in einer besonderen Umgebung, weshalb sie weniger mit ihren Nachbarn interagieren. Aus diesem Grund sollten sie niedriger liegende Energiezustände für Elektronen bieten. Crain und Pierce haben nun als Erste experimentell nachgewiesen, dass die Annahme tatsächlich zutrifft.

Bei ihrem Versuch stellten die Wissenschaftler auf einer Siliziumoberfläche kurze eindimensionale Ketten aus Goldatomen her. Mit einem Rastertunnelmikroskop und einem Rastertunnelspektroskop untersuchten sie die Eigenschaften der Atome. Für das Mikroskopie-Verfahren fährt eine dünne Spitze in einem konstanten Abstand über die Konturen der Probe und liefert dabei Daten an einen Computer, aus denen dieser ein Abbild der Kette errechnet. Bei der Spektroskopie bleibt die Nadel auf gleicher Höhe, und es wird der Tunnelstrom zwischen Probe und Nadel gemessen. Aus ihm folgt die Dichteverteilung der Elektronen.

Die Computergrafiken zeigen deutlich das abgesenkte Energieniveau und die lokalisierten Elektronen an den Enden der Kette. Die detaillierte Studie der Elektronenstruktur sei der erste Schritt, um die elektronischen Eigenschaften in einer Dimension zu verstehen, sagt Crain. Später könnten mit diesem Wissen Drähte von nur einem Atom Durchmesser für die Nanoelektronik entwickelt werden.