23948sdkhjf

150-åring skrivs om vid högt tryck

| Av Lisa von Garrelts | 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 Life Science Sweden
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Hittar nya måltavlor för malaria

Ett internationellt forskarkonsortium där Umeå universitet är med har hittat hundratals nya måltavlor för framtidens läkemedel – ”Ett genombrott i malariaforskningen”

För få kollar sitt blodtryck

Jobb & Karriär
Hon tar plats på Biovica

Jobb & Karriär
Han lämnar Cyxone

Umeåbolag tecknar mångmiljonavtal

Ny kunskap om läkemedlet Litium

Nyhetsbrev

Mer avgaser vid bostaden ökar risken för stroke

Höga halter av trafikavgaser vid bostaden ökar risken för stroke. Nu har forskare vid bland annat Karolinska Institutet visat att det tidigare kända sambandet gäller även i miljöer där luftföroreningarna anses vara låga generellt.

Arkiv

Jobb & Karriär
Han leder Isofol

Jobb & Karriär
Norrländska cancerbolaget får ny vd

Jobb & Karriär
Blir vd för Boule diagnostics

”Sverige klarar tillverkningen”

I Matfors bygger Cobra Biologics två unika tillverkningssviter för storskalig GMP-tillverkning av ATMP-produkter. Kontraktstillverkaren rustar för att möta den ökade efterfrågan och för att behålla tillverkningen i Sverige.

Oasmias villkor klara

Jobb & Karriär
Saga stärker teamet med fyra

Mässling mycket farligare än man trott

Cellterapier, nanomunkar och AI

Maskininlärning, 3D-printing på nanonivå och DNA för datalagring – det var några av de ämnen som togs upp på mötet Bioscience under gårdagen.

Inkluderande av traditionell kinesisk medicin oroar akademier

"Sverige klarar inte tillverkningen - måste ta hjälp utomlands"

Klaria säkrar patent genom bolagsförvärv

Jobb & Karriär
Massuppsägningar på KS – 600 varslas

Nytt sätt att angripa virus får miljoner

Astra storsatsar i Kina

Ett globalt FoU-center, ett center för AI-innovation och en investeringsfond som ska nå 1 miljard dollar som första steg– det är Astras satsning i Kina för att avancera global medicinsk forskning och utveckling.

Lyxsmycken mot dyra läkemedel

Immunceller i huden dödar MRSA-bakterier

Affär: Läkemedelsbolagen går ihop

Karessa och Klaria går samman för att skapa ett fokuserat drug delivery-bolag.

Analytisk kemi nytt ben för Recipharm

Fyra dagar kvar till Bioscience

Forskningsproppen: Sjätte förslaget

Jobb & Karriär
Ny vd på Alteco

Jobb & Karriär
Rhovac får ny ordförande

Medtechbolag till biohubben

"Det ligger i allas intresse att samarbeta"

Jobb & Karriär
Blir kommunikationschef på Sahlgrenska Science Park

"Det behövs en tydlig prislista"

Likviderar bolag

Nya biomarkörer för barnastma

1

Ny metod hittar aggressiva tumörer

Se alla Medlemsnytt

Dolphin vätskeringvakuumpumpar

Workshop | Live Cell Imaging in Superresolution Mode

Cognate BioServices announces acquisition of Cobra Biologics

Effektiv vakuumförsörjning för tillverkning av husbilar

Mätteknik för vakuum i ny tappning

ZEISS Two-hour Seminar

ZEISS One-hour Seminar

Learn how you can benefit from ZEISS LSM 900 in less than an hour!

One-hour Seminar

Förberedd för industri 4.0: Ny lamellvakuumpump med tryckreglering

Med månadens ZEISS Quiz kan du testa dina kunskaper i mätteknik och fira vårt 100-årsjubileum

Med månadens ZEISS Quiz kan du testa dina kunskaper i mätteknik och fira vårt 100-årsjubileum

Om du är intresserad av "Live Cell Imaging in Different Technologies", är den här workshop för dig!

R 5 0760 A PLUS den intelligenta vakuumpumpen med integrerad frekvensomvandlare

Med månadens ZEISS Quiz kan du testa dina kunskaper i mätteknik och fira vårt 100-årsjubileum

Alitea-varumärket firar 40 år!

Förberedd för industri 4.0: Ny lamellvakuumpump med tryckreglering

Klovakuumpumpen Mink MV 0312 B från Busch Vakuumteknik – effektiv och tillförlitlig

R 5 0760 A PLUS den intelligenta vakuumpumpen med integrerad frekvensomvandlare

Om du är intresserad av ”super-resolution imaging”, så ska den här workshop vara bara för dig!

Om du är intresserad av ”super-resolution imaging”, så ska den här workshop...

Flexicon lanserar PF7

Sänd till en kollega

0.131