Som de første har en dansk forskergruppe filmet dannelsen af et nyt molekyle ud af to separate kemiske stoffer. Det er en bedrift, der på sigt kan sikre sundere lægemidler, energibesparende kemikalieproduktion og mere effektive kemiske og enzymatiske processer i alt fra renseanlæg til bilers katalysatorer.
Det har ellers været lidt af et mysterium hvad der præcist sker, når to molekyler smelter sammen og skaber en helt ny kemisk forbindelse. Størrelsesskalaen er på milliontedele af en millimeter. Tidsskalaen er på mindre end en milliardendedel af et sekund.
Reaktionen er altså umiddelbart for lille til at se, og for hurtig til at måle. Men en forskergruppe fra Danmarks Grundforskningsfonds ‘Centre for Molecular Movies’ under Kemisk Institut på Københavns Universitet har formået at lave det man i fagsproget kalder tidsopløst strukturel sporing med røntgenspredning. De har med andre ord lavet en film af molekylernes dans, hvor enkeltbillederne i filmen er på under en milliontedel af et millisekund.
Laserlys aktiverer molekylet
Film af molekylernes tilblivelse kunne godt lyde som noget kemikere og fysikere gør hver dag før morgenmaden. Men ifølge ph.d.-studerende Morten Christensen, der har stået ‘bag kameraet’, sætter gruppens arbejde nye standarder for feltet.
\ Fakta
LÆS OGSÅ
»Vores artikel er egentlig forsidestof. Vi er de første, der har fulgt en fundamental kemisk reaktion af denne type. I kemisk/fysisk sammenhæng er det virkeligt stærkt,« siger den unge forsker.
Det er relativt nyt, at man kan lave så korte og intense røntgenglimt, som dem gruppen har brugt. Og det er endnu mere usædvanligt at bruge metoden til at filme dannelsen af et nyt molekyle under en kontrolleret kemisk reaktion.
Sammen med fysikeren Kristoffer Haldrup har Morten Christensen filmet en reaktion, de havde styr på. Andre forskergrupper har slået store molekyler i stykker, og observeret hvordan resterne er flydt sammen. Gruppen fra Centre for Molecular Movies har selv skabt et fotoaktivt platinmolekyle i laboratoriet på Kemisk Institut i København.
(Grafik: Kristoffer Haldrup)
Ved at aktivere platinmolekylet med laserlys bliver det i stand til at binde ioner af metallet thallium, og når disse to stoffer mødes i en flydende opløsning danner de et helt nyt molekyle. Efter nogle få mikrosekunder returnerer det nye molekyle til sine to enkeltdele, der så er klar til at reagere på ny.
Ifølge Morten Christensen er det helt nyt, på denne måde at kunne styre en reaktion, der kan gå begge veje, og samtidigt følge de strukturelle ændringer i processen live.
Grenoble lagde hus til
Filmoptagelserne er foretaget på den kilometerstore europæiske synkrotronstråle facilitet ESRF i Grenoble, som er et af de tre steder i verden, hvor man kan lave de kraftigste røntgenstråler.
Med over 3.500 besøgende forskere om året, er synkrotronfaciliteten et ombejlet apparat. Typisk får hvert forskerhold tildelt tre eller fire døgn ved synkrotronen, så når de er der, arbejdes der i døgndrift. Til gengæld har resultaterne af det slidsomme ophold været det hele værd.
\ Fakta
VIDSTE DU
Thallium er grundstof nr. 81 og har atomtegn Tl.
Det er et sølvhvidt, blødt tungmetal, som når det iltes i luften bliver til det grå thallium(I)oxid og det brune thallium(III)oxid.
Kilde: Den Store Danske
»Når vi har færdigudviklet denne her metode, vil vi kunne følge præcist hvordan, og i hvilken rækkefølge atomerne flytter sig rundt, når man inducerer ændringer i molekylers struktur,« Siger Morten Christensen stolt.
Lavet i samarbejde med Det Naturvidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet
