Svovlsten skifter øjeblikkeligt farve i forskelligt lys

Den sten, du ser på billedet øverst i artiklen, er et mineral af typen sodalit, som kaldes hackmanit.

Sodalit kommer i alle størrelser: fra ganske små klumper til flere meter store stykker.

I de fire forskellige farvekombinationer på billedet, ses mineralet skifte farve. Det gør det helt på egen hånd ved hjælp af noget så enkelt som lysstråler i forskellige dele af spektret som langbølget eller kortbølget UV-lys.

Nogle af dem nøjes ikke med bare at skifte farve, men begynder endda at lyse, hvis de støder på UV-stråling. Men hvis du tager dem ud i almindeligt sollys, nulstiller de sig til udgangspunktet.

Og holder du et stykke sodalit under en UV-lampe igen, står du pludselig med en farvestrålende mineralklump i hænderne. Det tager ikke mange sekunder, og sodalitklumpen er utrættelig.

Du kan gøre det igen og igen.

Man har forsøgt at lave bardiske af sodalit, hvor ideen var, at de skulle lyse tilværelsen op for diskoteksgæsterne.

Det er ikke så underligt, at sodalitgruppen er mineralforskeren Henrik Friis' favorit.

Hvordan mineralet kan skifte farve på den måde, vender vi tilbage til om lidt, men vi kan afsløre, at det har med kemi og krystalstrukturer at gøre.

\ Læs mere

Menneskers aktivitet skyld i eksplosion af nye mineraler på Jorden

Svært at være stensamler i Danmark

Henrik Friis er forsker ved Naturhistorisk Museum ved Universitet i Oslo.

Det var bestemt ikke en selvfølge, at han lige havnede der, og det er faktisk lidt sjovt, at han overhovedet blev stenforsker. Henrik Friis er dansker og meget glad for sten. Og lidenskab kan jo være notorisk svær at stoppe.

»Jeg begyndte at samle mineraler, da jeg var 11 år gammel, hvilket ikke er så nemt, når man bor i Danmark,« siger han med et smil og fortsætter:

»Der er ikke så mange sten I Danmark. Vi har sand - masser af sand!«

Henrik Friis var 14-15 år, da han første gang hørte om sodalitgruppens farveskiftende mineral, hackmanit.

Det er ikke alle sodalitgruppens mineraler, der skifter farve, faktisk er det kun denne variant, som bliver dannet i stærkt alkaliske bjergarter, som ikke findes mange steder i verden.

Man kan være heldig at snuble over dem i Larvik-området eller på Norges fjerde største ø Sørøya samt i det nordligste Norge og Sydgrønland, og det var i Grønland, at Henrik Friis første gang fik en hackmanitt mellem hænderne.

Sten ændrede farve på et splitsekund

Mens Henrik Friss var i gang med sit bachelorstudie i 1999, tog han på en tur ledet af kuratoren for mineralogi ved museet i København. Kuratoren vejledte senere Henrik Friis i forbindelse med hans mastergrad.

Henrik Friis mindes, at de tog prøver og fandt en klump sodalit. Han slog på den, til den delte sig. Den var violet, men blev så grøn og ændrede derved farve for øjnene af ham.

»Det var virkelig sjovt. Farveskiftet hedder fotokromatisme, og du kender det måske fra eksempelvis brilleglas, som blive mørkere i sollyset. Jeg havde længe haft kendskab til det, men selv at få lov til at opleve det var rigtig skægt,« siger han og fortsætter:

»Det meste af det, jeg studerer, er én millimeter stort eller snarere småt og ikke så imponerende for de fleste andre mennesker. Men sodalitterne er store og skifter farve, så det er lidt af en afveksling.«

\ Læs mere

3D-kortlægning af ukendt hjørne af Grønland afslører ældgamle geologiske hemmeligheder

Her er teorien bag kamæleon-mineralet

Men hvordan i alverden kan en sten opføre sig som en kamæleon ?

Der er enkelte mineraler, der forandrer sig på denne måde, men det er sodalitten, der klart gør det bedst.

I 1800-tallet nøjedes stenforskerne med at fastslå, at alkalisk sodalit forandrede farve ved forskellige strålingstyper, men farveskiftene forblev en gåde.

Forskerne foretog en masse festlige eksperimenter.

»Det var i slutningen af 1800-tallet, hvor man måtte lave en masse sjove ting. Man anvendte radioaktivitet og foretog en masse eksperimenter med mineraler, hvor de udsatte dem for radium og de nye magiske stråler - røntgenstråler,« fortæller Henrik Friis, som tilføjer:

»Radium var det helt store hit dengang, så det udsatte de mineralerne for. Og for sollys og røntgenstråler for at se, hvad der ville ske. Det var ikke gået i dag.«

\ Læs mere

Forskere fremelsker smukke former af mineraler

Svovlindhold er hemmeligheden bag

Omtrent 70 år efter beskrivelsen af farveændringerne blev det foreslået, at det måske havde noget at gøre med, at stenen indeholdt svovl. Og det stemmer, udtaler Henrik Friis.

Her følger forskernes hidtil bedste forklaring:

Sodalitten gennemgår simpelthen en forandring i struktur og kemi ved mødet med forskelligt lys, og så ændrer mineralet farve.

Og så en kort teknisk forklaring:

• Sodalit er bygget op som en struktur med hulrum. Inde i hulrummene sidder klynger af atomer: klor-atomer og natrium-atomer.
• Nogle gange er klor-atomerne i sodalitten udbyttet med svovl. De kan ikke være der på samme tid. Hvis svovl kommer ind, skal klor ud.
• I de tilfælde er der et hulrum, som står tomt.
• »Når strukturen i sodalitklumpen bliver udsat for UV-lys, springer en elektron fra hulrummet ind i det tomme hulrum ved siden af,« forklarer Henrik Friis - og så skifter sodalitten farve.

Først når mere energi bliver tilført - for eksempel med sollys - springer elektronen tilbage til hulrummet med svovl, og farven vender tilbage.

Forsker har opdaget nye egenskaber

For nylig odagede en af Henriks Friis’ kandidatstuderende, Teresa Zahoransky, noget nyt om sodalittens farvetricks.

»Vi ser ofte, at når vi tilføjer mere og mere svovl, så får vi en større og større effekt, før det stopper,« udtaler Henrik Friis.

Men det, Teresa Zahoransky fandt i sodalit, var, at det faktisk var ved ekstremt små mængder, at effekten var størst.

»Det er fordi, krystalstrukturen modificerer sig, når du tilfører flere urenheder - og det er nok til at ødelægge effekten,« forklarer Henrik Friis.

Kan sodalittens farvetricks bruges til noget?

Hvad hvis vi kunne benytte sodalittens kemi og struktur til pengesedler som en ekstra sikkerhed mod falskmøntneri?

Henrik Friis forestiller sig, at hvis sodalittens evne til at ændre farve kunne genskabes i sedler, ville det blive muligt at tjekke for falske sedler ved at lægge sedlen under UV-lys. Hele sedlen ville så skifte farve.

»Jeg er meget optaget af at formidle, at et mineral faktisk er et kemisk produkt, og at det betyder muligheden for nye ideer i high-tech industrien,« siger Henrik Friis.

Han har længe arbejdet sammen med kemikere i sin tilgang til mineralerne, fordi man kan lære meget af kemikerne og udnytte mineralernes egenskaber på en mere kreativ måde.

\ Læs mere

Verdens ældste sten fundet

Samarbejde mellem mineraloger og kemikere

Det bør nemlig ikke kun handle om at udnytte mineralerne til at udvinde grundstoffer som guld, sølv og kobber.

»Mineraler er egentlig bare kemiske forbindelser, som bliver dannet i naturen. Nogle gange har de egenskaber, som vi ikke kender fra laboratorierne,« siger Henrik Friis.

»Den eneste forskel mellem mineraloger og kemikere er, at vi finder ting i naturen, mens kemikerne blander det sammen selv,« fortæller han og uddyber:

»Vi mineraloger beskriver ting, men vi er ikke så gode til at tænke på anvendelighed. Vi er tilfredse med, at vi har gjort noget stort, og det synes vi er rigtigt sejt, og så går vi videre til det næste.«

»Derfor er det også meget sjovt at arbejde med fysikere og kemikere, som har helt en anden tilgang. De starter med et eller andet samfundsproblem, som de skal løse. Derfor kan der ske så meget interessant, når vi mødes,« slutter han.

\ Læs mere

Mineraler til fri afbenyttelse

©forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark.