Slowmotion

Nobelprisen i kemi blev i år givet til verdens mest avancerede form for blitzfotografering

Af Robin Engelhardt

Den egyptisk fødte fysiske kemiker Ahmed Zewail har fået tildelt årets Nobelpris i kemi for at have udviklet en sofistikeret laserteknik til at affotografere kemiske reaktioner, mens de forløber. Ved hjælp af to pulserende laserstråler fik Zewail, som nu arbejder på California Institute of Technology i USA, skabt verdens hurtigste kamera, som kan anvendes som en form for slowmotionteknik til at se, hvordan atomer og molekyler opfører sig under de ofte meget hurtigt forløbende kemiske reaktioner.

I en serie af eksperimenter i de sene 1980 ere skabte han det nye forskningsfelt, som nu kaldes for 'femtokemi'. De enkelte 'snapshots' varer ikke længere end 10-15 sekunder, hvilket svarer til så lille en brøkdel af et sekund, at man kunne nå at tage 32 millioner fotografier i løbet af blot et enkelt sekund, hvis det var nødvendigt. Teknikken er afgørende for at kunne forstå i detaljer, hvordan kemiske stoffer reagerer med hinanden, og hvilke intermediære strukturer stofferne har i overgangen mellem en molekylær konfiguration til en anden. På den måde er det blevet muligt at forstå og se detajlerigdommen i alverdens kemiske reaktioner ­ det værende fra en søms langsomme rusten til dynamits eksplosion.

Det Svenske Akademi begrundede blandt andet sit valg med, at femtokemien har frembragt en 'revolution' indenfor studiet af de kemiske forløb.

Kemiske fingeraftryk
Teknikken til at se den 'molekylære film' går ud på, at man bruger to laserstråler. Den ene er en puls, som aktiverer (eller exciterer) molekylet til et højere energiniveau for at starte reaktionen. Derefter sendes en anden og svagere laserstråle, som med den rigtige bølgelængde kan måle de tilstande, det oprindelige molekyle har fået. Ved at variere på intervallerne mellem de to stråler, kan man måle, hvor hurtig en given reaktion forløber. Fotografierne er nogle spektre, som er en slags entydige fingeraftryk for de enkelte molekyler og deres intermediater.

Spektrene og deres tidsforløb bruges så til kvantekemiske beregninger på computermodeller, hvis teoretiske baggrund og implementering blev belønnet med Nobelprisen i kemi 1998. Blandt de erkendelser femtokemien har frembragt i analysen af de kemiske reaktioner er, at de enkelte reaktionstrin foregår hver for sig og efter hinanden, og dels, at mens intermediaterne i begyndelsen af reaktionerne typisk er relativt stabile, bliver de mere og mere ustabile efterhånden som reaktionsbarrieren overvindes.

Femtokemien bruges i dag til at forstå og forbedre katalysatorer, til forbedrede materialer i elektronikken og til kontrollering, separation og rensning af diverse kemiske reaktioner lige fra vaskepulver til medicin.

Ahmed Zewail blev født i 1946 i Egypten, hvor han voksede op og studerede på Universitetet i Alexandria. Han fik sin ph.d.-grad i 1974 på Pennsylvania Universitet, USA, og siden 1990 har han været ansat ved Caltech. Selvom størstedelen af hans karriere er foregået i USA, er han velkendt i Egypten, hvor hans ansigt tidligere er blevet aftrykt på landets frimærker.

0 comments:

There was an error in this gadget