23948sdkhjf

150-åring skrivs om vid högt tryck

| Av Lisa von Garrelts | Life Science Sweden | Tipsa redaktionen

Periodiska systemet firar i år 150 år. Under detta jubileumsår presenterar Chalmersforskaren Martin Rahm ytterligare en dimension till systemet vilket ger helt nya förutsättningar för materialforskning.

Det 150-åriga periodiska systemet får en ny dimension när Martin Rahm, forskarassistent inom kemi på Chalmers, presenterar resultaten från den studie som han har lett.

Studien kartlägger hur grundämnenas elektronegativitet och elektronkonfiguration förändras under tryck. Resultaten ger forskare en helt ny verktygslåda att utgå ifrån. Framför allt innebär resultaten att det blir möjligt att göra snabba förutsägelser om hur ett visst ämne kommer att bete sig under olika tryck, utan experimentella tester eller resurskrävande kvantmekaniska beräkningar.

– Idag behövs mycket tid och resurser läggas både på experiment och kvantmekaniska beräkningar för att söka efter intressanta föreningar som kan bildas under höga tryck. På grund av detta har bara en bråkdel av alla möjliga föreningar kartlagts. Vår artikel är en guide som hjälper till att ta reda på var vi ska söka och vilka föreningar vi kan förvänta oss när material utsätts för höga tryck, säger Martin Rahm, forskarassistent inom kemi på Chalmers, som lett studien.

När atomer utsätts för höga tryck förändras deras egenskaper radikalt. Studien, som publicerats i den vetenskapliga tidskriften Journal of American Chemical Society, visar hur atomernas elektronkonfiguration och elektronegativitet förändras när trycket succesivt stiger. Elektronkonfigurationen är själva grundbulten i det periodiska systemet och bestämmer vilken grupp i systemet de olika atomerna tillhör. Elektronegativiteten är också ett centralt koncept inom kemivetenskap och kan ses som en tredje dimension av det periodiska systemet. Elektronegativitet ger en uppfattning om hur starkt olika atomer attraherar elektroner. Det är viktigt att ha kunskap om både elektronkonfiguration och elektronegativitet för att förstå hur atomer reagerar med varandra för att bilda olika material. Atomer som normalt inte går att kombinera kan vid höga tryck skapa aldrig tidigare skådade föreningar med unika egenskaper. Sådana material kan inspirera forskare att försöka tillverka dem under mer normala förhållanden, och ge oss ny insikt i hur vår värld fungerar.

– Väldigt fascinerande kemiska strukturer och egenskaper uppkommer under högt tryck, och reaktioner sker som är omöjliga under normala förhållanden. Mycket av det man som kemist har lärt sig om grundämnenas egenskaper stämmer inte längre. Man kan helt enkelt ta mycket av sin kemiutbildning och kasta ut den genom fönstret! I tryckdimensionen finns otroligt många nya kombinationer av atomer att undersöka, säger Martin Rahm.

Ett välkänt exempel på vad som kan ske under högre tryck är bildandet av diamant från grafit. Ett annat exempel är polymerisation av kvävgas, där kväveatomer tvingas bindas samman i ett nätverk. De två exemplen är helt olika varandra. Lättar man på trycket blir kolet kvar i en diamantkonfiguration medan kvävet återgår till gasform. Om man skulle lyckas bibehålla polymerstrukturen av kväve även vid normaltryck skulle detta utan tvekan var den mest energirika kemiska föreningen på jorden.

Flertalet forskargrupper använder idag höga tryck för att skapa supraledare, material som kan leda ström utan motstånd. Några av dessa högtryckssupraledare fungerar nära rumstemperatur. Skulle ett sådant material även fungerar vid normala tryck skulle det vara revolutionerande för till exempel förlustfri kraftöverföring och billigare magnetisk levitation.

– Främst ger vår studie spännande möjligheter till att föreslå nya experiment som kan förbättra vår förståelse av grundämnena. Även om många material som skapas i sådana experiment visar sig vara instabila vid normala tryck ger de oss ändå insikt i vilka egenskaper och fenomen som är möjliga. Stegen därefter blir att hitta andra vägar för att nå samma resultat, säger Martin Rahm.

Artikeln ”Squeezing All Elements in the Periodic Table: Electron Configuration and Electronegativity of the Atoms under Compression” har publicerats i the Journal of the American Chemistry Society.

Forskning under höga tryck

Forskningen förutspår hur egenskaperna hos 93 av de 118 grundämnena i det periodiska systemet förändras när trycket stiger från 0 pascal till 300 gigapascal (GPa). 1 GPa är ungefär lika med 10 000 gånger trycket vid jorden yta. 360 GPa motsvarar det extremt höga tryck som finns i vår planets mitt. Tekniker för att återskapa dessa tryck finns i olika laboratorium, till exempel med hjälp av diamantpressar eller chockexperiment.

Studien genomfördes genom att i en matematisk modell placera varje atom i mitten av en sfär. Effekten av ett ökat tryck simulerades genom att sfärens volym successivt minskades. Atomernas egenskaper vid olika kompressionsgrader kunde då tas fram genom kvantmekaniska beräkningar.

Källa: Chalmers

Håll dig uppdaterad med Nordiske Medier Newsroom
Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Första penseldraget taget i 13-årigt ommålningsprojekt

Tidigare i dag drog Øresundsbrons anläggningsdirektör Bengt Hergart ett första penseldrag från den specialbyggda målningsplattform som är en förutsättning för att Öresundsbrons cirka 300 000 kvadratmeter stålfackverk ska vara täckt med ny målarfärg år 2032.

EU diskuterar totalförbud av plastförpackningar

Brytningen får klartecken - vd mycket nöjd

Gaia lanserar nytt förpackningsmaterial

Swecon stöttar rally med nollvision

Swecon fortsätter sitt samarbete med Rally Sweden även i år. Bland annat har sex specialutrustade hjullastare med fokus på fossilfri drift tagits fram för att användas vid årets upplaga av det svenska rallyt i värmländska och norska skogar 13-16 februari.

Peab bygger hotell i Örebro

Nyhetsbrev

Krönika: ”Newsify your equity story!”

En uppmaning till noterade life science-bolag att uppgradera sin kommunikation från ”plikt” till värdebyggare

Dags att utse Sveriges snyggaste entreprenadmaskin

Var finns Sveriges snyggaste entreprenadmaskin? Svaret ska ges på Svenska Maskinmässan på Solvalla 4 juni efter en riksomfattande tävling som nu utlyses av Leveranstidningen Entreprenad som låter sina läsare rösta fram den vinnande maskinen under våren.

Störst ska bli större

Alarmerande rekryteringsbehov till motorbranschen

Under de kommande tre åren behöver 5 300 personer anställas inom motorbranschen. Konsekvenserna kan bli allvarliga för hela samhället om man inte hittar personal, enligt Transportföretagens nya rapport Tempen på motorbranschen.

Volvo släpper sin hittills största grävare

Volvo fortsätter jobba sig uppåt i storlekarna. Senaste tillskottet i maskinutbudet är EC950F, en bandgrävare på drygt 90 ton som nu introduceras med steg V-motor och skopvolym på upp till sju kubikmeter.

Jätteanläggning för solceller till Uppsala

Kartong med ekobarriär föll chokladproducent i smaken

Han tar över som koncernchef i Miljörivarna

Göteborg ger namn åt ny antibiotikaresistent bakterie

300 miljarder på 20 år – investeringarna haglar

Nässpray mot depression godkänd

Buller ger Grundtuben stororder

I dagarna börjar Grundtuben bygga tre kilometer bullerplank längs Kontinentalbanan, något som innebär ett av företagets hittills största projekt.

Data från Sigrid visar på motverkad viktuppgång

Ny studie på möss publicerad i Nanomedicine visar att Sigrids medicintekniska produkt SiPore15 motverkar viktuppgång. Detta öppnar vägen till nya behandlingar av fetma och diabetes.

Lång sjöresa för hamnens jättekranar

I slutet av mars inleds installationen av ett par gigantiska containerkranar i Stockholm Norvik Hamn. 10 januari började kranarna sin resa från Shanghai och ska när hamnen öppnar sina portar i maj stå klara att matcha även de största fartyg som kan trafikera Östersjön.

Let's Twist It Up!

Berlin-tågen tokökar

Nya Carnegiebryggeriet expanderar

Debatt: ”Ta ansvar och ställ krav”

Säkerhet borde vara den enskilt viktigaste frågan för alla i entreprenad- och byggbranschen. Det hävdar Engcons grundare Stig Engström som anser att modet att satsa på ny teknik och ställa högre krav på varandra är nyckeln till säkrare och tryggare arbetsplatser.

Förkylningsspray lanseras i Hongkong

Peab bygger i Borås

Hälsingeuppdrag för Peabs bolag

Punktligast på spåren – igen

Rekordfå dog i vägtrafiken 2019

Han blir produktchef för Bomag i Sverige

Han ska lyfta försäljningen

Pågatåg ökar farten

Första staten med gratis kollektivtrafik

Trejon bygger för framtiden

Rototilt växer i USA och Kanada

KUKA öppnar i Danmark

Se alla Företagens egna nyheter

Sänd till en kollega

0.094