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

Snabb teknik hjälper MS-sjuka

”Nu är vi ett fas III-bolag som är på god väg att nå marknaden”

Ascelias kontrastmedel med orphan drug-status prövas i fas III – hoppas nå marknaden år 2022.

Cantargia genomför storemission

”Nu har vi kassan. Nu är det bara att fortsätta leverera”

Oväntad slutsats: kirurgi är effektivt även vid fetma sedan unga år

Kirurgisk behandling av fetma är lika effektivt för individer som utvecklat sjukdomen tidigt, som för dem som utvecklat fetma senare i livet, visar en studie från Göteborgs universitet.

Genterapi lovande mot ALS

Japan vill testa hiv-medicin mot corona

Nyhetsbrev

Cancer missas i primärvården

Primärvården är eftersatt och personalen får inte rätt förutsättningar för att upptäcka cancer. Det konstaterar Cancerfonden i en ny rapport.

Arkiv

IVF-födda barn har förhöjd risk att dö

Barn som tillkommit via provrörsbefruktning löper något högre risk att dö under sina första veckor i livet än barn som skapats på naturlig väg. Det visar en studie vid Karolinska Institutet som publiceras i tidskriften Fertility and Sterility.

Jobb & Karriär
SDS rekryterar tung reg-expert

Förskrivning av opioider har inte ökat

Förskrivningen av opioider har inte ökat mellan 2006 och 2018, visar en rapport från Läkemedelsverket. Syftet med rapporten är att öka kunskapen om användningen av opioider och använda dem vid rätt tillfälle och på rätt sätt.

Corona-oro får svenskt bolag att lyfta

Brommabolaget får stororder från Asien på sin luftrenare. Linköpings universitetssjukhus och Karolinska institutet har bedrivit omfattade studier på bolagets teknologi som kan oskadliggöra virus redan i luften.

Ny studie kring medelhavskost och demens

1

Rapporten ger bilden av svensk life science

Här kan coronaviruset diagnostiseras i Sverige

Ny vd för Oasmia

Kommersiell milstolpe för Q-linea

Uppsalabolaget har ingått ett världsomspännande exklusivt partnerskap med Thermo Fisher för kommersialisering av företagets ledande produkt.

Jobb & Karriär
Chef lämnar Bonesupport

Jobb & Karriär
Ny vd på Obstecare

Piller med nålar gör inte ont

Biologiskt läkemedel i pillerform klarar fas I.

Swedish and Danish Life Science – are there still untapped synergies?

Jobb & Karriär
Hon tar plats på Inficure

Umeåbolag växer – Anställer forskare och flyttar till nya lokaler.

De misstänks ligga bakom nya coronaviruset

Myrkottar har coronavirus som är mycket lika nCoV-2019.

Nya mått på biologisk ålder kan förutsäga hälsorisker

Kinesiskt investmentbolag miljonsatsar i Umeåbolag

Låg födelsevikt kan ge sämre kondition

Oklart om klimakteriet

Jobb & Karriär
Hon tar över på Bactiguard

Ny patentansökan för Arocell

Oasmia lanserar cancerläkemedel i tre länder

Jobb & Karriär
Ny chef på Nanexa

Jobb & Karriär
Hon blir nordisk-baltisk chef för Astra

Folkhälsa får eget radioprogram

Hallå där Per Ängquist…

Nässpray mot depression godkänd

Förkylningsspray lanseras i Hongkong

Överväger parallellnotering

Se alla Medlemsnytt

Milmed, en effektiv utmanare till Antihistaminer

Vakuumpumpar från Busch till kinesiska sjukhus

Live demo of ZEISS LSM 980 with Airyscan 2 in Malmö

Dr Karl Busch hederssenator vid Münchens universitet

Modern vakuumteknik för avgasning under extrudering

Busch Vacuum Solutions - World Market Leader 2020

Hög driftsäkerhet vid vakuumgenering inom plastindustrin

ZEISS Hour Seminar

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 d...

R 5 0760 A PLUS den intelligenta vakuumpumpen med integrerad frekvensomvand...

Med månadens ZEISS Quiz kan du testa dina kunskaper i mätteknik och fira vå...

Alitea-varumärket firar 40 år!

Förberedd för industri 4.0: Ny lamellvakuumpump med tryckreglering

Sänd till en kollega

0.114