Omöjligt material framställt
I över 100 år har det bedömts vara omöjligt att syntetisera men nu har forskare vid Ångströmlaboratoriet, Uppsala universitet av en slump lyckats framställa ett nanomaterial av icke-kristallint magnesiumkarbonat. Upptäckten publiceras idag i den ansedda tidskriften PLOS ONE.
Materialet har bättre vattenadsorption än något annat känt material och den största ytarea som hittills har uppmätts för något material i samma familj.
De unika egenskaperna gör det högintressant, bland annat, för tekniska tillämpningar där kontrollerad luftfuktighet är av största vikt.
Materialet, bestående av magnesiumkarbonat (MgCO3), har fått namnet Upsalite och förväntas kunna minska den energi som behövs för att kontrollera miljöer där luftfuktigheten är helt avgörande för process eller funktion, t ex vid framställning av elektronik eller läkemedel, eller i lagerbyggnader, varuhus och hockeyarenor. Det skulle också kunna användas för att sanera olja, kemikalier och miljögifter, liksom vid sanering efter bränder.
– I motsats till vad som påståtts i den vetenskapliga litteraturen i över 100 år har vi lyckats tillverka en vattenfri variant av magnesiumkarbonat vid temperaturer väl under 100 °C, säger Johan Goméz de la Torre, en av artikelförfattarna.
Vidare visade det sig att det framställda materialet är icke-kristallint (amorft) och extremt poröst med porer i storleksordningen mindre än 10 nanometer i diameter, vilket bland annat ger materialet en utmärkt förmåga att adsorbera fukt. Olika faser av kristallint magnesiumkarbonat är vanligt förekommande i naturen – både med och utan vatten i kristallstrukturen.
– Icke-kristallin magnesiumkarbonat förekommer dock inte naturligt vilket gör upptäckten överraskande. Vi hade förväntat oss att framställa ett kristallint material, säger Johan Goméz de la Torre.
De första försöken att framställa magnesiumkarbonat var inte så lyckosamma men när Uppsalaforskarna ändrade i syntesprocessen och av misstag lämnade synteskärlet över helgen hände det något. Tillbaka på arbetet på måndagsmorgonen visade det sig att en gel bildats i kärlet och analyserna av den torkade gelen gjorde forskarna allt mer entusiastiska.
Materialet har därefter analyserats i detalj och processen finjusterats ytterligare. En av gruppmedlemmarnas kunskaper i ryska har kommit väl till pass eftersom delar av den kemi de behövde förstå för att förstå reaktionen bara fanns tillgänglig i en äldre rysk avhandling.
– Efter alla analyser stod det klart att vi verkligen framställt magnesiumkarbonat på ett vis som man tidigare trott var omöjligt, säger Maria Strømme, professor i nanoteknologi och forskningsledare.
Men det mest häpnadsväckande var materialets egenskaper. Tack vare sin porösa natur så har Upsalite den största yta som någonsin uppmätts för ett karbonat av en alkalisk jordartsmetall; 800 kvadratmeter per gram. Detta placerar det i en exklusiv klass av porösa material med stor yta som inkluderar bland annat zeoliter och kolnanorör.
– Sammantaget betyder detta att vi tror att detta material kan bereda väg för en rad nya hållbara och energibesparande produkter med flera industritillämpningar, säger Maria Strømme.
Materialet kommer att utvecklas vidare genom spin-off-företaget Disruptive Materials (http://www.disruptivematerials.com), som har startats av forskarna tillsammans med Uppsala universitets holding-bolag UUAB.
Länk till studien på tidskriftens webbplats: http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0068486
