Logga in på Dagens Nyheter

Här kan du som DN-kund logga in för obegränsad läsning av DN.se och e-DN.

Med ett gratiskonto kan du följa skribenter och ämnen samt spara artiklar.

Nyheter

Första filmen av en kemisk reaktion

Vad som sker på atomnivå när en vanlig bilkatalysator omvandlar giftigt kolmonoxid till koldioxid har för första gången fångats på film. ”Det här är nyckeln till all kemi”, säger Henrik Öström, universitetslektor i kemisk fysik vid Stockholms universitet.

Med hjälp av extremt korta pulser av röntgenlaser har forskare lyckats se något få trodde var möjligt: hur en bindning mellan två atomer skapas.

– Vi kan mäta atomernas elektronstrukturer och se i detalj hur de kemiska bindningarna blir till, säger Henrik Öström.

Reaktionen forskarna har studerat är när molekyler av den giftiga gasen kolmonoxid, som består av en kolatom och en syreatom, slår sig ihop med en syreatom till och blir till koldioxid i katalysatorer i bilar.

– Med den här ultrasnabba tekniken kan vi följa hela tidsutvecklingen, säger Anders Nilsson, professor vid Stanforduniversitetet i Kalifornien och vid Stockholms universitet.

Framför allt har forskarna lyckats se det så kallade övergångstillståndet, som finns precis när den nya molekylen bildas. Anders Nilsson kallar det för kemins heliga graal eftersom den kontrollerar alla kemiska reaktioner.

Försöken gjordes med röntgenlasern LCLS vid den tre kilometer långa acceleratorn SLAC, som ligger i en av världens längsta byggnader vid SLAC National Accelerator Laboratory i Kalifornien.

Molekyler av kolmonoxid fick ligga på en yta av metallen rutenium, omgiven av syreatomer. Allt hettades upp, och atomerna och molekylerna började vibrera och krocka med varandra. Till slut slog sig kolmonoxidmolekylen ihop med en av syreatomerna och blev till koldioxid. Forskarna kunde fotografera hela förloppet med hjälp av den snabba röntgenlasern.

Resultaten har publicerats i tidskriften Science Express och presenterades i samband med vetenskapskonferensen AAAS i San José i Kalifornien som avslutades i veckan.

Henrik Öström, Anders Nilsson och deras kolleger blev förvånade över hur länge övergångstillståndet kunde vara, hur många gånger atomerna måste kollidera innan en kemisk bindning uppstod, och kanske allra mest över att övergångstillståndet faktiskt gick att fånga på bild.

– Det här är något jag brinner för och har jobbat väldigt länge för att uppnå. De allra flesta trodde inte att det skulle gå, säger Henrik Öström.

Katalysatorer liknande de som används bilar är i dag kärnan i den kemiska industrin, som i sin tur står för tio procent av USA:s bruttonationalprodukt. Processen liknar den som den tyske kemisten Fritz Haber uppfann när han kom på ett sätt att framställa ammoniak ur luften och på så sätt tillverka konstgödsel. Det var avgörande för att utrota fattigdomen och har kallats 1900-talets största teknologiska genombrott.

– Tack vare konstgödseln behöver vi inte jobba i jordbruket längre allihop utan kan ägna oss åt andra saker, som datorer och internet, säger Anders Nilsson.

Nu ska forskarna fortsätta att undersöka andra reaktioner, och även använda kunskaperna för att bättre förstå hur vi till exempel ska kunna skapa konstgjord fotosyntes.

– Det är jättespännande att se att tekniken fungerar bättre än vi hade kunnat hoppas på, säger Henrik Öström.

Så här jobbar DN med kvalitetsjournalistik: uppgifter som publiceras ska vara sanna och relevanta. Rykten räcker inte. Vi strävar efter förstahandskällor och att vara på plats där det händer. Trovärdighet och opartiskhet är centrala värden för vår nyhetsjournalistik. Läs mer här.