view

Annonsplats







Faradbloggen

Ny övervakning på lösa boliner

22/11 2012

Bokhyllan

Bokomslag

Kul om kvantfysik

8/11 2012

Diagram: Låg andel högskoleingenjörer tar ut examen

Skapade en bukett rosor i jakten på kopparkorrosion

När kopparhydrid faller sönder bildas nanometersmå rosor av ren koppar.
FOTO: Nadezda V. Tarakina, Würzburgs universitet, Tyskland

Svenska försök att förstå hur koppar kan korrodera resulterade i en omslagsbild på den prestigefyllda tidskriften PNAS. Forskarna hittade en kopparförening som bildar helt nya mikrostrukturer när den sönderfaller.

– Jag tror inte att någon sett koppar i form av rosor förut, säger Inna Soroka, materialforskare vid KTH i Stockholm.

Ren koppar i formationer som liknar rosor var ett av resultaten när forskare från bland annat KTH tillsammans med bolaget Svensk kärnbränslehantering egentligen studerade något helt annat.

– Det är häftigt, vi trodde inte att vi skulle få sådana strukturer, säger Inna Soroka vid avdelningen för tillämpad fysikalisk kemi på KTH.

Kopparblommorna pryder omslaget till tidskriften PNAS, som ges ut av USAs vetenskapsakademi. Strukturerna är ungefär en halv tusendels millimeter långa, 400 nanometer.

– Men vi kan göra dem ännu mindre, 200 nanometer, berättar Inna Soroka.

Upptäckten var så oväntad att den knappt finns beskriven i den artikel den illustrerar. Den kemiska reaktionen finns med, men forskarna hade ännu inte fått fram bilderna med riktigt hög upplösning.

– Vi fick fram den elektronmikroskopbilden ganska sent. När vi skickade in artikeln visste vi inte att det bildas just rosor.

Syftet med projektet var nämligen inte alls att tillverka några mikrostrukturer av koppar. Forskargruppen har under ett par år ägnat sig åt både teoretiska och praktiska studier av ämnen som skulle kunna bildas när koppar korroderar, bland annat för att få bättre förståelse för vad som kan hända med de kopparkapslar som enligt nuvarande planer ska användas i slutförvaret av kärnavfall.

Att koppar kan bilda olika varianter av kopparoxider och en form av kopparhydroxid är gammal kunskap. Men ingen av dem har passat in som förklaring till vad som händer i de experiment som tyder på att koppar korroderar i syrefritt vatten.

De nya resultaten ger fortfarande inga svar om just det. Pavel Korzhavyi, forskare materialteknologi på KTH, beskriver det gruppen gjort som att de sökt efter nya öar i havet, där man hittills bara haft koll på några få öar.

– Vi har letat efter andra föreningar mellan koppar, väte och syre som också kan vara stabila. Att hitta stabila former är viktigt för att kunna förstå vad som händer.

Gruppen har identifierat två föreningar, som är metastabila och kan existera i fast form. Dels kopparhydriden, den som sönderfaller till kopparrosorna samtidigt som det bildas vätgas. Dels en kopparhydroxid, som tidigare varit helt okänd. Men kopparhydroxiden är så pass svår att fånga experimentellt att forskarna än så länge bara publicerat teoretiska beräkningar av dess struktur – och ett namnförslag. Eftersom den dels påminner om vanlig is som bildats under tryck, dels om kopparoxiden som finns i mineralet kuprit, kallar de den "kupris".

Kopparhydriden var inte ny – den identifierades redan i mitten av 1800-talet. Men eftersom den faller sönder väldigt lätt är den inte särskilt väl studerad.

– Att undersöka hydriden i elektronmikroskop är omöjligt i rumstemperatur, säger Inna Soroka, den sönderfaller så snabbt.

Istället har den undersökts med röntgen.

– Den är svår, men det gör också att den är intressant!

– De här ämnena är stabila, men inte tillräckligt för att förklara experimenten med kopparkorrosion i syrefritt vatten, anser Pavel Korzhavyi. De kan inte driva reaktionen; man behöver tillföra energi i så fall.

Inna Soroka framhåller dock att de kan vara ett byggblock i en förklaring.

– Det kan vara ett övergångssteg i en reaktion.

Det tror också Peter Szakálos, en av de forskare som rapporterat om kopparkorrosion i syrefritt vatten. Peter Szakálos konstaterar att de nya rönen inte innebär något genombrott när det gäller att förstå vad som händer i deras försök:

– Vi har redan för flera år sedan föreslagit att en "transient produkt" som kopparhydroxid kan bildas på kopparytan, som sedan konverterar till kopparoxid.

De data som nu tagits fram om föreningarnas egenskaper kan dock bli väsentliga för att så småningom förstå vad som händer – exempelvis i försök som nu är på väg att göras vid Uppsala universitet.

– Om de här ämnena finns i deras provrör, så kommer de att kunna hitta dem nu, säger Pavel Korzhavyi.

Kunskapen från projektet kan också få betydelse för forskning om vätgasproduktion och bränsleceller. Och kanske om någon vill producera nanometersmå partiklar av ren koppar.

Vad ska föreningen heta?

Forskargruppen bakom fyndet av kopparhydroxiden föreslår att den ska kallas "cuprice" på engelska – en blandning mellan "cuprite" för att strukturen liknar röd kopparoxid, och "ice" för likheten med vanlig is. Direktöversatt till svenska skulle det bli "kupris".

Men analogin är inte riktigt lika bra på svenska. Kuprit används i princip bara när man pratar om ett mineral, alltså inte om den rena kopparoxiden. Och uttalet är svårt: när vi testat det landar uttalet oftare i närheten av kryddan kapris, och då går vitsen med isen förlorad.

Farad har varit i kontakt med TNC, Terminologicentrum, för att höra vad de har att säga om namnet. Det finns dock inga direkta invändningar. Ändelsen –is är inte reserverad för något annat i de här kemiska sammanhangen, och uttalet med en betoning på –is finns ju även på ordet kapris – när det betyder nyck eller upptåg.

3/2 2012