Kolmonoxid finns i orenade avgaser. Foto: Erik Svensson/Scanpix.

Kemiska bindningar genomskådas

Kemiska bindningar genomskådas
1:52 min

Fysiker i ett internationellt forskarlag har nu lyckats följa kemiska bindningar och studera dem medan de förändras. Det här är möjligt med hjälp av en ny typ av röntgenlaser.

– Att följa en kemisk reaktion med den här tidsupplösningen som vi har gjort och kunna följa hur de kemiska bindningarna förändras, det är nånting som man inte har kunnat göra tidigare, säger Henrik Öström, forskare vid Fysikum på Stockholms universitet.

Fysikerna har tittat på molekyler av kolmonoxid som sitter bundna på en metallyta, och följt när den kemiska bindningen till ytan bryts.

Och det är snabba förlopp: de kan urskilja ett mellantillstånd som varar 50 pikosekunder – en väldigt kort tid, det motsvarar den tid det tar att passera en sockerbit med ljusets hastighet.

Det här har de gjort genom att först sätta igång reaktionen som bryter bindningen, och sen skicka en kort puls av röntgenljus från en så kallad frielektronlaser mot molekylerna på ytan. Den strålning som sen kommer ut ger en sorts fingeravtryck av hur elektronerna binder ihop molekylen, och också binder molekylen till metallytan.

Att se in i molekylernas bindningar och följa dem på det här sättet varit omöjligt innan det fanns tillgång till den sortens anläggning som de använder: Den här frielektronlasern alltså, som drivs av en lång partikelaccelerator. Henrik Öström har själv hållit på i nästan tio år med förberedelser för att kunna göra den här sortens försök:

– Jag tycker att det är fantastiskt att vi kan göra de här experimenten till slut som vi har jobbat mot så länge.

Och just det som har studerats i experimentet, kolmonoxid på en metallyta, det är precis vad vi har i bilens katalysator. Bindningen inuti molekylen förändras när den binder till ytan, och då kan den lättare reagera med luftens syre och bilda koldioxid som inte är giftigt. Att förstå de här bindningarna på ytor är viktigt för att bättre kunna styra kemiska reaktioner, som dem i katalysatorer.

– Anledningen till att vi är intresserade av molekyler vid ytor är att de flesta kemiska reaktioner som sker industriellt, och även i naturen, de sker faktiskt vid ytor, säger Henrik Öström.

Referens:
M. Dell'Angela et al. "Real-Time Observation of Surface Bond Breaking with an X-ray Laser", Science mars 2013, DOI: 10.1126/science.1231711

Grunden i vår journalistik är trovärdighet och opartiskhet. Sveriges Radio är oberoende i förhållande till politiska, religiösa, ekonomiska, offentliga och privata särintressen.
Du hittar dina sparade avsnitt i menyn under "Min lista".