09. september 2011

Ny verdensrekord til danske nanoforskere

Forskere ved Nano-Science Center på Københavns Universitet er netop kommet et stort stridt tættere på at forstå kemiske processer. Deres verdensrekord består nemlig i, at de har filmet den største sammentrækning i et uorganisk molekyle nogensinde.


Forskergruppen fra Centre for Molecular Movies ved Kemisk Institut har lavet deres målinger på et molekyle i opløsning og det betyder, at resultaterne er anvendelige for forskere bl.a. i den kemiske industri.

”Den nye viden om hvordan molekylerne opfører sig i opløsning er vigtig, fordi den udvider standarden for forskning i ”våde” kemiske processer. Vores håb er selvfølgelig, at resultaterne på sigt vil medvirke til øget brug af denne analysemetode – både i studiet af industrielle processer og af dem, der foregår i menneskekroppen", siger ph.d. Morten Christensen, der understreger, at målingerne er lavet mens sammentrækningerne sker.

Sammentrækningerne i molekylerne foregår meget hurtigt - faktisk inden for en milliarddel af et sekund, men alligevel kan Morten Christensen og kollegaerne måle dem. Målingerne er foretaget ved den Europæiske Synchrotron Stråle Facilitet (ESRF) i Grenoble, Frankrig, i et samarbejde mellem lokale forskere og forskere fra hhv. Københavns Universitet og DTU-Risø. Resultaterne er netop blevet offentliggjort i det ansete tidsskrift Inorganic Chemistry.

”Vi bruger teknikken tidsopløst røntgen spredning, som giver et ”real time” billede af hvordan elektrontætheden er i et molekyle både før og efter sammentrækningen. Vi starter reaktionen med et ultrakort laserglimt og kan så, med en særlig intens type røntgenstråling, følge hvordan to atomer af grundstoffet Iridium rykker tættere sammen. Det er vores baggrund for at måle de store sammentrækninger som molekylet har”, siger Morten Christensen, der er stolt af være rekordindehaver.

Mere præcist rykker de to atomer 140 picometer (140 milliontedele af en mikrometer, red) tættere sammen. Det er en forøgelse på 62 % af den hidtidige rekord fra 2004, hvor en amerikansk forskergruppe kunne berette, at to Rhodium-atomer rykkede 86 picometer tættere sammen som følge af en lyspuls.

Det er meget små størrelser, og det går så ufatteligt hurtigt, at det kan være svært at forholde sig til.

”Meget groft svarer vores resultat til, at man får to badebolde af metal til at flytte sig over en meter på langt mindre end et sekund – kun ved hjælp af lys. Enhver erfaring viser, at den slags selvfølgelig ikke lader sig gøre i ”vores” virkelighed, men heldigvis er spillereglerne helt anderledes, når vi bevæger os på samme størrelsesskala som atomer og molekyler. Og det er en af de ting, der gør nanoteknologi så spændende,” slutter Morten Christensen.

Fra venstre mod højre viser illustrationen hvordan molekylet trækker sig sammen når det rammes af en laserpuls

1) Molekylet fanget i øjeblikket før lyspulsen rammer
2) Lyspulsen absorberes og strukturændringen sættes i gang øjeblikkeligt
3) Der er nu dannet en binding mellem de to iridium atomer som derved er rykket 140 picometer tættere på hinanden