12. oktober 2015

Nye overflade-analyser skal åbne for miljøforbedringer

Kemisk analyse

Fjerne gift fra grundvand: Det lyder miljørigtigt. Forstå farlige stoffers vej gennem jorden: Det lyder også miljørigtigt. Udvikle mere effektive metoder til at få olie ud af undergrunden... Det lyder måske ikke miljørigtigt, men det er det. Og et nyt instrument skal nu accelerere KU’s forskning på alle tre områder.

Tue Hassenkam er lektor på Kemisk Institut, Københavns Universitet. Han forsker i sektionen for NanoGeoScience som ledes af professor Susan Stipp. Lige som resten af gruppen vil han gerne forstå hvorfor olie hænger fast under jorden, og bruge den viden til at udvikle mere effektiv olieudvinding. Og han er ikke i tvivl om, at hans forskning vil gavne miljøet.

"Vind, vand og sol kan først erstatte olien om nogle år. Lige nu kigger mange af olieselskaberne sultent på sarte områder som Arktis, men hvis vi kan hjælpe dem med at hente mere olie op af de eksisterende felter, kan vi måske slippe for farlige eksperimenter i skrøbelige områder!

Tue Hassenkam

lektor

Kemisk Institut

Københavns Universitet

”Vind, vand og sol kan først erstatte olien om nogle år. Lige nu kigger mange af olieselskaberne sultent på sarte områder som Arktis, men hvis vi kan hjælpe dem med at hente mere olie op af de eksisterende felter, kan vi måske slippe for farlige eksperimenter i skrøbelige områder”, siger Hassenkam, der dog også pointerer, at de indsigter han jager, også kan bruges inden for oprensning af forurenet vand og jord.

Højeste overfladefølsomhed

For at finde nye miljøløsninger har Lektor Hassenkam netop indkøbt et ekstremt avanceret måleinstrument til NanoGeoScience-gruppen. Et NanoIR2 fra virksomheden Anasys. Det kan på en og samme gang føle sig frem til overfladers struktur, analysere deres kemiske sammensætning, og gøre det i størrelsesordner helt ned til 50 nanometer. Det er så småt, at man kan skelne for eksempel enkeltproteiner på en celles overflade. Lektor Tue Hassenkam er ansvarlig for instrumentet og den viden som instrumentet skal være med til at genere, og han pointerer, at han gerne ser forskere fra hele Kemisk Institut tage instrumentet i brug, når de vil vide mere om overfladers kemi.

Beskidte overflader

Man skulle tro, at overflader var overflader. At et stykke guld havde en overflade af guld, mens et stykke kul havde kul på overfladen. Men i naturen er sandheden mere kompliceret. Selv en tør og ren overflade vil være dækket af meget små partikler, som klæber meget kraftigt til overfladen. Lidt lige som støv på en fjernsynsskærm. Partiklerne kan bestå af hvad som helst, de bliver hvor de er, selv under strømmende vand og de er afgørende for hvordan overfladen opfører sig, forklarer Tue Hassenkam.

”Naturen er sjældent ren. For at kunne forstå hvordan overflader i naturen opfører sig kan det være afgørende at kende den kemiske sammensætning af de alleryderste lag ”, siger Hassenkam.

Sammensmeltede teknologier giver nye egenskaber

Det nye instrument er egentlig en sammensmeltning af to kendte teknologier. Den ene er Atomic Force Microscopy (AFM), som føler sig frem til overfladens form, dens struktur, ved at berøre overfladen med en ultratynd nål. Den anden er infrarød spektroskopi, som analyserer kemiske stoffer ved at bestråle dem med forskellige bølgelængder af lys. Forskellige kemiske bindinger reagerer på forskellige bølgelængder, så ved at aflæse reaktionen kan man bestemme præcist hvilke kemikalier man har lyst på.

Løsning på både blobbologi og destruktion

Ved at koble de to teknologier, afhjælper det nye instrument svagheder ved dem begge. AFM-forskning er lidt hånligt blevet kaldt ”blobbologi” fordi det er svært at identificere materialer alene på nogle uidentificerbare blobbede former på en overflade. Omvendt har IR-spektroskopi haft den svaghed, at man var nødt til at knuse et stykke materiale, for at analysere kemien i det.

"vi kan ”læse” en overflade, og så kan vi hælde et eller andet kemisk stof på den, og læse en gang til, for at se hvilke ændringer der er sket!

Tue Hassenkam

lektor

Kemisk Institut

Københavns Universitet

”NanoIR2 er ikke destruktivt. Det vil sige, at vi kan ”læse” en overflade, og så kan vi hælde et eller andet kemisk stof på den, og læse en gang til, for at se hvilke ændringer der er sket”, siger Tue Hassenkam, og fortsætter. ”Vi vil gerne forstå hvordan olie, sprøjtegift og alle mulige andre stoffer spiller sammen med overflader. Derfor er det her en helt afgørende egenskab”.

Nyt instrument giver forskningsmæssig konkurrencefordel

Kun ganske få universiteter i verden har kunnet anskaffe det fintfølende instrument. Derfor forventer Hassenkam også, at NanoGeoScience gruppen nu vil komme først med en lang række forskningsresultater. Indkøbet af NanoIR2 er blevet muligt takket være en donation på 2.6 millioner kr. fra BP. Derfor bliver dets første opgaver også at kigge på hvorfor olie hænger fast i undergrunden. Hassenkam forventer dog ikke, at hverken olieudvindingsforskning eller de mange andre miljøløsninger fra hans gruppe skal sætte sig enerådigt på instrumentet.

”Vi tror på samarbejde, så vi er meget åbne overfor at instrumentet kan indgå i projekter som kunne have gavn af den forståelse som NanoIR2 kan give. Det kunne være i samarbejde med andre nanoforskere her på KU, med kemikere, geologer eller biologer, eller med forskere på andre universiteter, med andre lande eller med industriforskere”, siger lektor Tue Hassenkam.