10 teknologiske tendenser, du bør kende: #8 Superatomer baner vej for nye materialer
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

10 teknologiske tendenser, du bør kende: #8 Superatomer baner vej for nye materialer

I 1984 skabte vi de første ustabile superatomer, men tegneseriemagerne vidste tilsyneladende allerede nogle årtier forinden, at noget stort var vej. Foto: USC/Original image/DC Comics Mystery in Space #56, December 1959)

Vi slipper ganske vist for at skulle redigere i kemi-bøgerne og det periodiske system på skolernes plancher. Men vi får alligevel flere grundstoffer at lege med.

Sådan tegner perspektiverne sig for brugen af superatomer. Klynger af atomer som efterligner andre grundstoffers unikke egenskaber og karakteristika. Anvendelsen af sådanne superatomer er for alvor rykket nærmere, idet at forskere har formået at sammenkæde disse superatomer, så de danner molekyler, som er faste i lang tid.

Vi taler altså om molekyler, der er drønsvære - hvis ikke umulige - at skabe på naturlig vis. Disse syntetiske molekyler kan fungere som byggeklodser til helt nye former for magnetiske materialer og halvledere.

Læs også: Ny form for kulstof er hårdt som sten og elastisk som gummi

Byggefidusen består i, at superatomer samler deres elektroner i en skal rundt om en central kerne, og eftersom sådanne skaller afgør et atoms kemiske egenskaber, så kommer superatomet også til at afspejle disse karakteristika.

Xavier Roy fra Columbia University fik sidste år et gennembrud,da han var med til at danne par og trioer af superatomer. Foto: Columbia University

Og hvilken nytte har det så? To ting:

  1. Der kan være mening i at anvende et såkaldt kopi-grundstof, selvom vi jo allerede har et grundstof med samme eftertragtede egenskaber indenfor det periodiske system. Tag eksempelvis palladium, det 46. grundstof i det periodiske system. Palladium har fremragende egenskaber som katalysator i kemisk forstand, og langt størstedelen af verdensproduktionen af dette metal går netop til de katalysatorer der bruges i bilers udstødningssystem. Læg dertil at palladium har den usædvanlige egenskab, at det kan absorbere brint svarende til 900 gange dets eget rumfang ved stuetemperatur – formodentlig ved at danne palladiumhydrid (PdH2). Én kubikcentimeter palladium kan dermed absorbere 0,9 liter gasformig brint i sin krystalstruktur, og afgive det igen. Men palladium er i sig selv så dyrt, at det ikke kan svare sig at udnytte denne evne til at opbevare brint. Men hvis vi med superatomerne kan skabe en discountudgave af palladium med de samme egenskaber, kan det muligvis lettere lade sig gøre økonomisk at udnytte evnen til at opbevare brint.

  2. Eftersom superatomer består af mange partikler, så kan vi mingelere rundt i opbygningen og dermed skabe grundstoffer, der minder om dem, vi allerede har, eller som er den brøkdel anderledes.

»Det svarer til, at naturen giver os mere, end vi oprindeligt har fået at arbejde med, «siger professor i fysik, Shiv Khanna fra Virginia Commonwealth University.

Han er mere eller mindre farfaderen til superatomet, hvis koncept han bragte på banen for tyve år siden. Siden da har en af de store hurdles været at lave superatomer, som er faste nok til at finde vej til praktisk anvendelse.

Trio af superatomer

Sidste år tog forskerhold med kemiprofessorerne Colin Nuckolls og Xavier Roy fra Columbia University i spidsen et stort skridt i den retning, da de konstruerede par eller trioer af superatomer – den mest basale form for superatom-molekyler muligt at lave. Kernen af deres superatom bestod af seks kobolt og seks selen atomer bundet sammen med molekyler fra andre atomer. Et gennembrud som Shiv Khanna er henrykt over.

»Det er meget interessant, og deres arbejde åbner op for helt nye anvendelsesmuligheder,« siger han.

For at kunne kombinere superatomer i større molekyleforbindelser har forskerne skullet granske de særegne kemiske regler, som superatomer retter sig efter. De adskiller sig på væsentlige punkter i forhold til de kemiske regler hos deres ægte familiemedlemmer i det periodiske system. Men en vigtig fællesnævner er det såkaldte aufbau-princip(tysk for at opbygge noget).

Læs også: Bohrs atommodel fylder 100 år: Så banebrydende var den

I atomets grundtilstand, hvor atomet sædvanligvis er at finde, følger elektronkonfigurationen generelt Aufbau-princippet. Dette princip fortæller, at måden elektronerne fylder skallen på er i stigende energirækkefølge; altså, den første elektron går ind i den laveste energitilstand rundt om atomets kerne, den næste i den næstlaveste og så videre.

Superatomerne retter sig også efter aufbau-princippet. Og ved at bygge superatomer ud fra dette princip, kan vi sandsynligvis nemmere lave syntetiske molekyler baseret på superatomer.

Gennembrud for superatomer: Teoretisk set sidste år - men den praktiske brug af superatomer lader vente på sig og er tidsmæssig stadig meget uvis.

Centrale aktører: Shiv Khanna, Xavier Roy, Colin Nuckolls, Walter Knight og Anouck M. Champsaur

det ville da på mange måder være temmelig uheldig... forstil dig at alt guld i verden lige pludselig stort set intet er værd ? Dette kunne gøre rigtig mange meget fattig på kort tid... selvom det selvfølgelig på længere sigt nok vil være rigtig godt... så vil det være noget skidt på kort sigt og rigtig mange mennesker kan miste i stor del af det som i ejere

  • 1
  • 0

Der er da mange andre metaller som vi har mere brug for. Lithium for eksempel.

Men jeg må indrømme at jeg ikke helt forstår ideen. Mingelere rundt med partiklerne?
Et atom består jo af et antal protoner og neutroner, og så elektronerne. Hvordan vil man 'mingelere rundt' med protonerne og skabe et nyt stof? Hvis man nu f.eks. stykker 42 protoner sammen, så har man ikke en kopi som ligner molybdæn. Man har 'rigtig' molybdæn.
Så skal man variere på antallet af neutroner. Så får man en isotop. Eller variere på antallet af elektroner, så får man et atom med ladning.

Jeg synes ikke rigtig det giver meninng.

En anden ting er, at det med at skabe grundstoffer er ikke noget nyt. Det kunne man også for 30-40 år siden. Man kan faktisk lave guld! Sagen var bare den, at det var så dyrt, at det på ingen måde kunne betale sig.
Dette forhold må jo have ændret sig kraftigt, hvis vi pludselig skal til at masseproducere et grundstof, 'mingeleret' eller ej, i større mængder...?

  • 0
  • 0