Ladda ner

alLKeMi 2. 2000
nytt från kemifronten:
Hitta till kemihistorien.
Musens genom härnäst.
Välj inte antibakteriellt.
Ny växthusgas.
eld
(C + O2)
Minibränslecellen.
en tidning för blivande kemister
atomslöjd på frammarsch:
Solceller för inomhusbruk.
Cd-labbet.
Miljöarbete i Inre Mongoliet.
Symbios på molekylnivå.

iNNEHÅLL & LEDARE
3. Aktuellt
Tvätta nya kläder. Kemi för livet på
nätet. Ny fabrik för mikronäring.
Alkemistens blomma. PCB-hunden.
Fast kolnitrid framställd.Avstå från antibakteriellt.
Ny växthusgas. Nyttig tall.
5. Plastkulor
I Sundsvall tillverkas mikroskopiska
plastkulor som utvidgas vid uppvärmning.
Nu rullar de ut över världen.
6. Bakterier fixar kvävet
Snart kanske gödsling med kväve
blir onödigt. Ris och vete kan få
kväve från bakterier i stället.
7. Stenätande svampar
Träd och svampar lever tillsammans
till ömsesidig nytta.Allkemi tittar
på symbiosen på molekylnivå.
2
8. Atomslöjd
Nanotekniken handlar om att med nanometerstora
byggstenar bygga nya material
som får helt nya egenskaper.
10. Solceller
Snart finns solceller som kan driva radioapparater
och annan elektronik i det
svaga ljuset inomhus.
11. Nyaste analyslabbet
Om några år kan det räcka att droppa
det som ska analyseras på en cd-liknande
plastskiva.
12. På uppdrag i Kina
Svenska forskare arbetar i Inre Mongoliet
med att restaurera och rädda en av de
få sjöarna från att växa igen.
14. Aktuellt
Minibränslecellen. Hitta Ytterby. Glukossensor
för diabetiker.Torris för rengöring. Dyra påsar.
Musen nästa. Återvunnen PET efterlyses.
jJag fick en gång en Babusjka av min store kusin som hade varit ute i världen, långt innan tågluffarkort och backpackers
ens var påtänkta. Du vet, en rysk docka som man kan plocka isär och som innehåller allt mindre och mindre
dockor, ända tills det inte går att dela den mer. Kanske var det då jag bestämde mig för att bli kemiingenjör.
Nanotekniken, som det här numret till stor del handlar om, får mig att tänka på dessa trädockor. Möjligheten
att bygga analysinstrument eller solceller av material som är miljondels millimetrar i storlek ger en hisnande känsla.
Hur smått kan det bli? Hur snabbt kan det gå? Det verkar närmast science fiction, men tillämpningarna ligger
inte långt borta.
Någon kan tycka att detta ändå är höjden av navelskåderi. Att vetenskapen tappat fotfästet när forskarna
tävlar om att göra den minsta maskinen eller den tunnaste tråden. Men det handlar faktiskt om mer än så.
Nya, starkare konstruktionsmaterial ger lättare bilar och flygplan, vilket i sin tur innebär mindre bränsle-
förbrukning och därmed mindre miljöförstöring. Kemiska analyser i mikroskala betyder avsevärt mindre behov
av analyskemikalier och därför mindre spill.
Forskning för forskarnas egen skull har nog inte mycket mer än nanostora chanser att lyckas. I slutändan
är det de praktiska resultaten som räknas. Och det är du och jag som avgör om vi ska vara med.
Åsalie Hartmanis
Kemikontoret
alLKeMi
nr 2 . 2000
Upplaga 10.000 ex.
Allkemi
ges ut av Kemikontoret och bygger
på artiklar ur Kemivärlden med
Kemisk Tidskrift.
Hemsida
www.chemind.se
Redaktör
Siv Engelmark Cederborg
siv.ec@mentoronline.se
Skribenter
Boel Jönsson
boel.j@mentoronline.se
Sverker Nyman
sverker.n@mentoronline.se
Rainer Saxén
rainer.s@mentoronline.se
Grafisk form
Julian Birbrajer
julian.b@mentoronline.se
Postadress
Allkemi
Box 27817
115 93 Stockholm
Tel 08-670 41 00
Fax 08-661 64 55
Repro Scarena Graphic,Västerås
Tryck Tryckproduktion,Västerås, 2000
Omslag Eld, Karnevalen i Venedig,
av Julian Birbrajer/Pressens Bild

Tvätta nya kläder
■ I Danmark har en rapport från
Miljøstyrelsen om kemikalier i tyg
väckt uppståndelse. Miljøstyrelsen
fann i 22 vardagstextilier hela 27 miljöeller
hälsovådliga kemikalier, bland
annat naftalen, klorfenol, p-kloranilin,
nikotin, bly, kadmium, och kvicksilver.
■ Akzo Nobel har byggt om och till
sin fabrik utanför Kumla i Närke. Nu
finns företagets hela tillverkning av järnhaltiga
mikronäringsämnen för växter
där. Men inget som tillverkas i Kumla
säljs i Sverige, eller ens övriga Norden.
De exporteras i stället till frukt- och
vinodlare runt Medelhavet. Fruktträden
växer i alkaliska jordar och då är risken
att de ska få järnbrist stor,
allkemi . 2 . 2000
I de allra flesta fall var koncentrationerna
så låga att risken var liten. Men
det fanns skräckexempel.Till exempel
fann man i ett halvt kilo tyg p-kloranilin
i en mängd som motsvarar 225
gånger årsdosen för ett tioårigt barn.
P-kloranilin är cancerframkallande i
djurförsök.
De flesta kemikalierna
försvinner dock i
tvätten. Den danska
Miljøstyrelsen rekommenderar
att alla nya
textilier ska tvättas
innan de tas i bruk.
näring för apelsiner
eftersom järnet kan bilda till exempel
järnhydroxider och på så sätt bli oåtkomligt
för växten.
Alla gröna växter behöver järn för
att bilda klorofyll, som i sin tur behövs
för fotosyntesen. En växt med järnbrist
blir gul och ger en sämre skörd. Förr
var det vanligt att man blandade gödsel
med järnsulfat för att undvika detta.
Numera kan man i stället ge dem
HPIC,High performance iron chelates.
I det näringsämnet sitter
järnet bundet i en bindning
som är mycket
stark i alkalisk miljö.
Men när ämnet kommit
ner till rottrådarna
bryts den bindningen, eftersom
miljön där är surare.
Därmed blir järnjonerna fria
för växten att ta upp.
3
VINJETT AKTUELLT
KeMi för liVet
■ I juli öppnades en ny webb-plats för alla
kemiintresserade, Chemistry for Life. Bakom
finns den europeiska kemiindustrins branschorganisation
Cefic.
Webb-platsen är uppbyggd kring ett antal
teman som kemin i akvariet, korrosion, rättskemilabb,
destillation, jordbävning, guld och
papperskromatografi, vart och ett med detaljerad
genomgång och demonstration. För att
få fullt stöd måste man dock köpa extra material
som videofilmer.
Adressen är: www.chemforlife.org/
Alkemistens blomma
Medeltidens alkemister använde
vattendropparna som samlats på daggkåpans
blad i sina experiment. Därav
växtens latinska namn, Alchemilla.
Det finns omkring 250 arter av daggkåpa,
varav 24 i Sverige.
NATURFOTOGRAFERNA

PCB-hunden Rix.
AKTUELLT
HuNdeN
hittar
PCB
■ Först var det narkotika.
Sedan mögel,
röta och kvicksilver.
Det senaste jobbet för
de labradorer som
utbildas på hundskolan
i Sollefteå är att leta
reda på PCB i hus.
PCB användes under
åren 1957-72 i fogmassor
i byggnader och i
golvmassor. Det förbjöds
i Sverige 1972
och är numera förbjudet
i praktiskt taget
hela världen.
Men byggnaderna
finns kvar och det uppskattas
att de hus som
byggdes eller renoverades
under de aktu-
ella åren innehåller upp till 300 ton
PCB totalt.
Vill man veta om en fastighet
innehåller PCB-haltiga massor är
det bara att släppa in hunden. Den
markerar ofelbart var ämnet finns,
i vilka rum. Hunden kan dock inte
säga om halterna är så höga att
sanering bör ske. För det krävs
andra analyser.
PRESSENS BILD
”Kemister kallas de, som förstå
att utreda whad hwarje sak
består utaf, och huru man af
beståndsdelarne må kunna sammansätta
nya ämnen. Kunskapen
härom kallas Kemi.Den störste
kemisten war wår landsman Jacob
Berzelius, som föddes 1779 i
Wäfwersunda i Östergötland och
dog i Stockholm 1848.”
Ur N.J.Berlin, Läsebok i Naturläran
för Sweriges allmoge. (1852)
Källa: Nationalencyklopedin.
KolNitrid – hård soM diaMant
■ Den ryske forskaren Nikita Zorov
är den förste som har lyckats syntetisera
fast,kristallin kolnitrid,med en
hårdhet jämförbar med diamant.
Kolnitriden syntetiseras i två steg. I
det första steget bildas tunna kristallina
filmer. Två grafitelektroder läggs i
en behållare med kvävgas vid lågt
tryck och en elektrisk spänning kopplas
på. Joniserad gas bildar plasma som
innehåller kväveatomer och joner.
I det andra steget används den bildade
kristallina filmen som en bas där
Avstå antibakteriellt
NY VÄXTHUSGAS AV OKÄNT URSPRUNG.
Brittiska forskare har funnit
en ny, kraftfull växthusgas.
Den uppvisar den största
växthuseffekten, per molekyl
räknat, som man hittills
funnit. Gasen är trifluorometylsvavelpentafluorid
(SF 5 CF 3 ). Den utgör ännu
inget problem, eftersom
koncentrationen i atmosfä-
ren är så låg som 0,1 miljarddelar.
Men eftersom
gasens växthuseffekt är
stark finns skäl att hålla ett
öga på den. Enligt forskarna
vid University of East Anglia
är gasen mycket långlivad,
antagligen flera hundra år.
NYTTIG TALL. Några forskare vid
KTH, Kungliga tekniska hög-
amorf kolnitrid placeras mellan två filmer.
Denna ”sandwich” trycks sedan
ihop under högt tryck och hög temperatur.
■ Kemikalieinspektionen, Konsumentverket,
Livsmedelsverket, Läkemedelsverket
och Smittskyddsinstitutet
avråder oss från att köpa
produkter med antibakteriella tillsatser.
Det handlar om allt från disk- och
rengöringsmedel och tandkräm, diskdukar,
skärbrädor till cykelbyxor och
strumpor. Enligt uppgift till Kemikalieinspektionen
ingår i enbart tandkräm,
som importeras och säljs i Sverige, två
ton av den antibakteriella substansen
triclosan.
Det finns flera frågetecken kring de
antibakteriella substanserna.
Triclosan t ex är giftigt för vattenlevande
organismer och har påträffats
utanför reningsverk, vilket tyder på att
de är svårnedbrytbara. Ett annat frågetecken
gäller om antibakteriella
substanser, främst triclosan, kan bidra
till antibiotikaresistens hos bakterier.
skolan, i Stockholm, har lyckats ta
fram beta-sitosterol ur tallolja. Betasitosterol
är ett ämne som kan sänka
kolesterolhalten i blodet hos människor
om den konsumeras dagligen.
Tester har visat att det farliga LDLkolesterolet
sjunker i snitt med 10-12
procent efter några veckor. Ett lämpligt
sätt att få i sig den nyttiga tallprodukten
är enligt forskarna att använda
den som tillsats i olika livsmedel.
4 allkemi . 2 . 2000

Svenska
Mikrokulor
rullar över
världen
M
mikrosfärerna är plastkulor med storleken en
hundradels millimeter, som framställs genom polymerisation.
Varje mikrokula innehåller en droppe
drivgas, isopentan eller isobutan. När gasen värms
utvidgas kulans diameter upp till fyra gånger vilket
innebär en mycket stor volymökning.
Kulorna kan användas i tryckfärger för att skapa
tredimensionella tryck på exempelvis T-tröjor, s k
relieftryck.
När färgen med ojästa mikrosfärer trycks på en
textil, ett papper eller en tapet och sedan värms
utvidgas mikrosfärerna och ger ett relieftryck.
Korkade kulor
Försäljningen av mikrosfärer är till viss del trendkänslig.
Tryckfärg är fortfarande ett av de största
användningsområdena. Men det är inte lika dominerande
som tidigare. Ett nytt område där kulorna
används är i skosulor.
– Det främsta skälet för att använda mikrosfärer
i skosulor är att göra dem lättare. Men sfärernas
form ger ett strukturerat skum som förbättrar även
andra egenskaper som stötdämpning, vridbarhet
allkemi . 2 . 2000
av dan skog
Hemlighetsfullt men framgångsrikt.
Det är företaget Expancel
i Sundsvall som tillverkar
mikroskopiska mikrokulor
för så vitt skilda produkter
som skosulor och sprängmedel.
Nästan alla mikrokulor
som tillverkas exporteras.
och elasticitet, säger Lars-Olov Svedberg,
företagets utvecklingsansvarige.
Nya användningsområden kommer
ofta till i samarbete med en kund som vill
ha något speciellt. Vinkorkar som innehåller
mikrosfärer är relativt nytt. Mikrosfärerna
finns också i sprängämnen för
exempelvis tunnelbyggen och i gruvor. De
kan även, kom någon på, fylla en betydligt
större sfär, en tennisboll. Tretorn har
utvecklat en boll som fylls med ojästa
mikrosfärer som när de värms expanderar
och skapar ett mycket högt tryck.
Varma kulor
Bolagets forskningsavdelning arbetar med
att utveckla mikrosfärernas egenskaper. Ett
mål är att ta fram partiklar som börjar
utvidgas först vid högre temperaturer.
– Vi strävar inte bara efter högre
temperaturer, vi vill också få fram partiklar
som expanderar inom ett specifikt
temperaturintervall, säger Lars
Göran Berglund, marknadschef.
Det finns ett samband mellan
kemikalieresistens och temperaturtålighet.
Formsprutning av skosulor
som innehåller polymerkulor
sker vid hög temperatur, närmare
200 grader. De kulorna har
också visat sig ha en bra kemikalieresistens.
Skosulor är för övrigt
det applikationsområde som
företaget tror kommer att växa
snabbast de närmaste åren.
– Mikrosfärerna ska spridas
över världen. Vi växer bra och
har en god lönsamhet, säger Lars
Göran Berglund. ✺
5
KUL KEMI

ARRANGERAT ÄKTENSKAP Två
av
världens
viktigaste
jordbruksgrödor,
vete
och
ris,
kan
av Runo ahnland
Självförsörjande
V Ä xter
Jag tror det är möjligt att i framtiden skapa
nya kvävefixerande symbioser, säger professor Stefan
Nordlund, institutionen för biokemi vid
Stockholms Universitet.
Kväve är viktigt för jordbruksväxter, och gödsling
med handelskväve har tjugodubblats sedan
1950-talet.
Men produktionen av handelskväve är mycket
energikrävande. Det går åt stora mängder fossilt
bränsle för att tillverka kväve i den form växterna
kan ta upp. Sedan finns risken att kvävet i jordbruksmarken
läcker ut till sjöar och kustområden med
övergödning som följd. Även växthuseffekten ökas
genom att kväveoxider tar sig upp i atmosfären. Det
vore alltså ett stort framsteg för miljön att helt eller
delvis ersätta de industriellt framställda kväveföreningarna
med de som finns i naturen.
Luften består till 78 procent av kvävgas. Men
endast ett fåtal organismer – vissa bakterier och
cyanobakterier – kan ta upp kväve från luften. Flera
av dessa organismer lever i symbios med växter. I
symbiosen ger bakterierna kväve till växten, som då
kanske
i
framtiden
själva
klara
sin
kvävetillförsel,
med
bakteriers
hjälp.
Det
är
i
alla
fall
vad
en
grupp
svenska
forskare
hoppas
på.
Det
skulle
minska
behovet
av
handelsgödsel.
kan ta upp det. Mest studerad är symbiosen mellan
ärtväxter och bakterier av släktet Rhizobium.
De svenska forskarna försöker nu på konstgjord
väg skapa nya symbioser så att de för människan viktigaste
grödorna kan klara sitt eget kvävebehov, med
hjälp av rätt bakterier.
En grupp av mikroorganismer som studeras är
cyanobakterierna, eller blågrönalgerna, som i laboratoriemiljö
kunnat bilda en slags symbios med ris
och vete.
– Försöken att bilda konstgjorda symbioser mellan
cyanobakterier och ris och vete är ännu i ett
tidigt stadium och man vet för lite om vad som
egentligen händer för att odla symbiosen i fältförsök,
säger Malin Nilsson, doktorand i botanik vid
Stockholms Universitet.
Men då forskarna någon gång i framtiden rätat
ut alla frågetecken, kan man tänka sig åkerfält där
de två organismerna lever ihop och gödslingen med
handelskväve blivit överflödig.
– Att säga något om när vi är där är omöjligt,
säger Malin Nilsson, men jag tror att vi kommer dit. ✺
6 allkemi . 2 . 2000

SaMarbete på MolekylnivÅ
S
EKOLOGI
Barrträd och svampar lever i symbios.
Trädet ger näring till svamparna
och får i gengäld mineralnäringsämnen
som kalcium och magnesium.
Ekologi, javisst, men mest är det kemi.
vamphyfer breder ut sig i marken och bildar
ofta synliga mattor under till exempel mossa som
växer på stenar. Och trådarna är inte så väna som
de ser ut. De kan vittra sönder sten och berg.
Studerar man korn i mineraler under träd hittar
man ofta ett nät av porer som bildats av svamphyfer.
av Siv engelmark cederborg
Svamparna borrar sig fram i mineralerna genom att
utsöndra organiska syror som får kornen att vittra. åren. Med hjälp av modeller uppskattades hur myck-
Vid vittringen frigörs kalcium och magnesium som et träden borde vuxit utan försurning. Jämförelsen
kan bli näring för trädet och som transporteras dit visade dock inget samband mellan tillväxt och för-
av svamptrådarna.
surning och ger därmed nytt bränsle åt debatten om
Mellan tre och tio mikrometer breda porer är skogskalkningens vara eller inte vara.
vanliga i mineral under barrskogar i Nordeuropa. – Fiskarna dör av försurning genom att alumi-
Ibland innehåller porerna svamphyfer.
nium kommer ut i vattendragen och kalkningen av
– Drivkraften är en stark förening som bildas sjöar är nödvändig. Men träden dör inte. Ska då
mellan de organiska syrorna som svampen utsön- skogsmarken kalkas, undrar Ulla Lundström, som
drar, och aluminium eller järn som finns i minera- menar att det är viktigt att ta reda på mer om vilka
lerna, berättar Ulla Lundström, professor vid Insti- processer som sker i marken innan man tillför något
tutionen för kemi och processteknologi vid nytt ämne, som kalk eller aska. ✺
Mitthögskolan i Sundsvall.
Aluminium sitter ordnat i tetraedrar i mineralkornen
och när de löses upp för att ingå i föreningar,
frigörs kalcium, magnesium och kalium, som är
näring för trädet och som transporteras dit av
svamphyferna.
Upptäckten av mikroporer i mineralkornen ger
också nya kunskaper om vilken betydelse markförsurningen
har för träden.
Kan träden ta upp mineralämnen
från mineralkornens
insida, har försurningen inte
så stor betydelse för rötternas
mineralupptag, som man
trott tidigare. Det kan också
förklara varför träden inte
växer sämre i försurad mark.
Flera undersökningar,
bland annat en i Värmland,
har visat att trädtillväxten
inte påverkas av surt regn och
snö.
I Värmland mättes hur
mycket träden vuxit i försurad
mark de senaste fem
allkemi . 2 . 2000
PRESSENS BILD
Bergarten alkalifältspat
(gult) genomborrat av
fem mikrometer tjocka
svamphyfer (lila).

JULIAN BIRBRAJER/PRESSENS BILD
JULIAN BIRBRAJER/PRESSENS BILD
NANOTEKNIK
Nav rainer saxén
Professor Claes-Göran Granqvist på Ångströmlaboratoriet
i Uppsala: »Det kommer hela tiden
ut oväntade saker ur vår grundforskning.«
AtoMslöjd nytt äMnenano blirsto
nanoteknologi eller nanovetenskap är att med
nanometerstora (10 -9 m) byggstenar bygga nya material
och komponenter med helt nya egenskaper. Byggstenarna
är mellan 0,1 och 100 nanometer stora.
I framtiden kommer man att med nanoteknik
kunna tillverka till exempel elektronikkomponenter
som är tusen gånger mindre än de som finns idag.
Ofta uppträder helt nya egenskaper hos de material
som byggs av nanometerstora byggklossar. Det har
att göra med byggklossarnas kemiska sammansättning,
storlek och form.
Nanomaterial kan tillverkas med litografi- och
etsningstekniker, där man graverar fram önskade
strukturer. Det är samma teknik som idag används
för att tillverka kiselskivor för elektronikindustrin.
Nanomaterialen finns i olika storlekar och
sammansättningar. Vissa består av fria klungor av
atomer. Andra är uppbyggda av korn som är mindre
än 100 nm.
Material till framtidens bilar kan bli lättare med nanoteknik.
Nanotrådar och stavar är gjorda av fibrer som är
mindre än 100 nm i diameter. En annan typ av
nanomaterial är skikt tunnare än 100 nm. Det finns
även kompositer i nanomaterial.
Energinivåerna hos en klunga av atomer eller
någon annan nanostruktur är fler än i en enskild
atom och de kan påverkas genom att man ändrar
formen eller storleken på klungan. Energinivåernas
lägen och inbördes avstånd påverkar bland annat
nanostrukturens optiska, magnetiska och elektriska
egenskaper.
Det finns många områden där nanotekniken
kan komma att användas i framtiden. Några exempel
är:
✺ Lätta bilar, flygplan och båtar som
byggs av material som är tio gånger
starkare än stål och som därför
Nya idé
kan göras mycket lättare än
dagens.
8 allkemi . 2 . 2000

t✺ Starka och korrosionståliga ytor.
✺ Smarta material med egenskaper som kan förändras
genom yttre påverkan.
✺ Starka tyger. Textilfibrer förstärkta med nanofibrer blir
värmetåliga och hundratals gånger starkare än vanliga fibrer.
✺ Effektivare solceller. Redan i dag används nanometerstora
partiklar av titandioxid, med en beläggning med ett färgämne.
✺ Enklare kemianalyser. Genom att placera många små
kemiska sensorer på ett chip får man ett analyslabb i mikroskala.
✺ Bättre katalysatorer. Katalysatorer består ofta av porösa
material med mycket stora ytor. Med nanopartiklar kan man
göra material med stor yta i förhållande till volymen.
Vissa användningsområden är redan verklighet, andra liggger
10-30 år framåt i tiden. ✺
er duGGar tätt
allkemi . 2 . 2000
NANOTEKNIK
Man kan tillverka titandioxid som kan användas för olika ytkemiska
tillämpningar där man vill ha en stor yta mot en vätska eller
gas. Den porösa strukturen är ett 6 mikrometer tjockt titandioxidskikt.
Beläggningen kan användas bland annat till solceller.
Forskare på Ångströmlaboratoriet i Uppsala har konstruerat en helt ny typ av gassensor
som bygger på volframoxidpartiklar som mäter förändring i elektrisk resistans.
Volframoxidpartiklarna i gassensorn är
10-20 nanometer stora.
– De reagerar så starkt på vissa gaser så att
ledningsförmågan förändrar sig hundra gånger
eller mer under några minuter fast gaskoncentra-
oxider kan vara känsliga för andra gaser. Det går
alltså att skräddarsy sensorer för olika gaser.
– Det kommer hela tiden ut oväntade saker ur
vår grundforskning. Vi måste ha beredskap att
hantera det oväntade och hela tiden vara obsertionen
är bara några miljondelar svavelväte, vanta.
berättar Claes-Göran Granqvist, professor i fasta till- Ett område där forskarna på Ångströmlaboraståndets
fysik vid Uppsala universitet.
toriet ligger först är att framställa nanomaterial
Nanokristallina material tillverkas genom för- med hjälp av mikroorganismer. Tekniken är denångning
i trycksatt ädelgas. Därefter leds partiklar samma som används för att anrika metaller inom
och gas in i en vakuumkammare.
gruvdrift och mineralframställning.
– Man kan bygga upp nanokristallina material – Vi har jobbat med silveranrikning, eftersom
ur nästan vilka ämnen som helst. Vi utgår från såda- vi har hittat en bakterie som lever i en silvergruva.
na ädelmetaller eller oxider som låter sig förångas Den bildar silverkristaller inne i cellen som en
någorlunda enkelt.
levande fabrik. Metoden fungerar med andra
Dessa material är speciellt känsliga för svavelvä- metaller också, men man måste ha en specifik
te. Andra typer av sensorer som bygger på t ex tenn- organism för varje metall. ✺
9

NANOTEKNIK
T ex radioapparater kan drivas med Grätzelceller.
av Rainer Saxén
Dessa typer av solceller kommer att bli
vanligare i framtiden, dels för att dagens
elektronik drar allt mindre effekt och dels
för att det produceras så många nya produkter
som drivs med el, säger Henrik Pettterson
på ivf.
Sensorer, smart cards som används i mobiltelefoner
och kontantbetalkort, och informationsetiketter
är exempel på produkter som kan få sin
energi av solceller.
– Jag kallar cellen för en ljuscell, inte för en solcell
eftersom den är gjord för att arbeta inomhus i
10
På IVF i Göteborg görs små Grätzelceller för apparater som ska
användas inomhus. Cellen har fått sitt namn efter upphovsmannen,
professor Grätzel i Schweiz.
Grätzelcellen är en ny typ av tunnfilmssolcell för
radioapparater och annan elektronik inomhus där
ljusintensiteten inte är så hög.
I Sverige forskar bland annat
Institutet för verkstadsteknisk forskning, ivf,
i Göteborg kring denna cell.
svagare ljus och fungerar bäst då. Lyser man med
starkt ljus på de Grätzelceller som vi gör här, sjunker
verkningsgraden snabbt eftersom de mättas.
Ljusintensiteten avgör hur mycket elström det
bildas per ytenhet.
Billig och effektiv metod
Solcellerna tillverkas med screentryck. Detta är en
billig framställningsmetod och det går att trycka
cellerna i olika former om man så vill.
Hela cellen består bara av sex ingredienser:
ledande glas, titandioxid, det isolerande skiktet, kolskiktet,
färgämnet och elektrolyten.
Glaset är belagt med ett genomskinligt ledande
skikt. Ovanpå det läggs ett poröst lager titandioxid
som är en halvledare och består av partiklar, cirka 25
nanometer i diameter. Det ger en mycket stor yta. På
✳ SolcellerheMmA
denna yta läggs sedan ett färgskikt som består av rutenium
och ger skiktet en lila färg. Ovanpå färgskiktet
sätts ett isolerande skikt och därefter ett kolskikt.
När man belyser detta komplex absorberar färgämnet
ljuset, elektroner exciteras och tränger in i
halvledaren. De går över från färgämnet till titandioxiden
och vandrar genom den kolloidala strukturen
genom filmen till ett ledande tennoxidlager och
sedan ut i en yttre krets.
– Alla skikt är porösa och fyllda med en elektrolyt
som består av ett redoxpar. Det som sedan händer
är redoxreaktioner. ✺
allkemi . 2 . 2000

Ett helt kemilabb på en cd-skiva
kommer snart att revolutionera
de kemiska analyserna. Om knappt
tre år finns det första
cd-labbet att köpa.
KeMiska analyser
på cd-skiva
A
allt det som analytiska kemister idag gör i
provrör och kolvar kan snart i stället göras på en
plastskiva med samma mått som en vanlig cd-skiva.
Istället för att laborera med millilitervolymer
handlar det nu om nanoliter och pikoliter. Tekniken
ser enkel ut, men det ligger åratal av forskning bakom
den.
Man lägger t ex en droppe blod i centrum av skivan
och låter den snurra i en industriell cd-spelare.
Bloddroppen rör sig ut i smala kanaler och kamrar
och när skivan snurrat tillräckligt länge hamnar
bloddroppen ute i periferin, blandar sig med reagens
och undersöks av ett mätinstrument som mäter
till exempel färgförändringar.
Cd-skivan mäter själv upp de volymer som krävs
på vägen.
– Ytkemin är en viktig komponent, berättar
Maris Hartmanis, vd för företaget Gyros, där man
forskar i tekniken.
– Lägger man en vätskedroppe på en obehandlad
skiva adsorberas droppen på skivan. Vi har lärt
oss hur vi ska behandla ytan kemiskt så att vätskorna
ska rinna utan att fastna på ytan.
Många tillämpningar
Cd-labbet kan användas för provrening, man kan
göra dna-sekvenseringar, diagnostiska analyser eller
miljöanalyser på den.
– Hydrofila eller hydrofoba ytor gör att vid en
viss hastighet går vätskan till en viss punkt på plattan
och går inte längre innan hastigheten ökas. Man
allkemi . 2 . 2000
av Srainer saxén
kan reglera flöden och bestämma
volymer med denna skiva.
I ett vanligt kemiskt laboratorium
flyttas vätskorna som ska analyseras
från ett ställe till ett annat,
varefter de blandas med något reagens
och sedan flyttas igen. Proven
flyttas mellan olika stationer. På cdskivan
sker allt i ett svep och man
undviker de förluster man kan få till
exempel vid pipettering. ✺
4.,5.,6.,7.,8.,10.
3.,9.
Centrifugalkraften flyttar vätskorna på skivan.
Avfall
Reaktionskärl
2.
1. Provbehållare
1. Blod in
2. Plasmapreparering
3.Tillsatt reagens 1
4. Inkubation
5.Tvätt
6.Tillsatt reagens 2
7. Inkubation
8.Tvätt
9.Tillsatt substrat
10.Avläsning
11
NANOLABBET

UPPDRAG I KINA
Vid en sjö i den självständiga
provinsen Inre Mongoliet i
norra Kina arbetar svenska
och norska forskare med att
restaurera sjön och rädda den
från att växa igen.
av Boel Jönsson
Sjörestaurering i Inre
varje sekund förs 500 kubikmeter av Gula flodens
slambemängda vatten in i världens största
bevattningssystem. Den största bevattningskanalen
förgrenar sig ut i allt mindre kanaler över ett 6 000
kvadratkilometer stort odlingsområde. Drygt en miljon
människor lever och arbetar där med att producera
livsmedel till landets befolkning.
Att ta så mycket vatten, nära hälften av vattenflödet
i den enorma Gula Floden, och sprida ut det
över ett tidigare ökenområde, är inte problemfritt.
Tecken på försaltning har börjat uppstå på grund av
den enorma avdunstningen. Mellan bevattningskanalerna
löper ett system med dräneringskanaler för
avrinning av överskottsvatten. Dräneringskanalerna
mynnar i östra delen av området i sjön Wuliangsuhai,
stor som halva Vättern. Vattnet som når sjön
innehåller höga halter av natrium-, magnesium-,
klorid- och sulfatsalter.
Sjön är mycket viktig, inte bara för de 187 fågelarterna
och turistindustrin. Fiske bedrivs i sjön, även
om mängden fisk har minskat, och enorma mängder
vass skördas varje vinter för att ge råvara till den
lokala massa- och pappersindustrin. Dessutom har
sjön stor betydelse för mikroklimatet i området.
Utloppet från sjön till Gula floden återför
knappt en femtedel av det vatten som pumpades
bort ur floden 70 mil längre västerut.
här pågår nu ett svensk/norskt biståndsprojekt
med målet att ta fram en handlingsplan för
restaurering av sjöar i Inre Mongoliet med sjön
12
Wuliangsuhai som fallstudie. Sjön är provinsens näst
största och särskilt drabbad av övergödning. Projek-
tet initierades redan 1994 och ska avslutas i decem-
ber 2003.
Huvudprojektör är Svenska Miljöinstitutet, IVL,
med biträdande projektledare Jonas Fejes.
– Kineserna vill återföra sjön till ett ekologiskt
fungerande tillstånd och helst höja produktionen.
Nu gör övergödningen att sjön växer igen. Dessutom
har den centrala myndigheten i Beijing bestämt
att vattenuttaget från Huang Ho, Gula floden, måste
minska med 50 procent. Så mycket vatten tas ut från
denna enorma flod utefter hela dess lopp att när
den når havet är det nästan inget kvar.
Det största problemet med sjön är att den i
snabb takt växer igen med vass. Idag täcks sjöns halva
yta av vass. På grund av övergödningen ökar produktionen
av biomassa vilket leder till att mycket
organiskt material samlas på botten. Det i sin tur
minskar ytterligare vattendjupet, nu mellan 4 och
1,5 meter, och gör det lättare för vassen att slå rot.
bland de frågor de svenska och norska experterna
ska svara på är vad som händer när vattenuttaget
minskar med 50 procent, vad som händer om
sjön muddras, om mängden vass minskar, om hela
sjön växer igen?
– Kineserna arbetar med att minska föroreningen
av sjön. De inser naturligtvis att det inte är någon
idé att restaurera sjön annars, säger Jonas Fejes.
Före år 2005 ska de tre största städerna i området
vara anslutna till mekanisk och biologisk avloppsvattenrening.
Ett antal industrier har lagts ned för
att det ansågs för dyrt att installera rening. De övriga
måste uppfylla centrala och lokala utsläppskrav.
Inom jordbruket pågår arbete för att minska
näringsläckaget och införa ekologiska odlingsmetoder
sedan flera år tillbaka. ✺
allkemi . 2 . 2000
JOHAN FEJES

allkemi . 2 . 2000
13
VINJETT
M o n g o l i e t

AKTUELLT
miniBränslecellen
■ Snart kan bränsleceller i miniformat
vara bruksfärdiga. Företaget Manhattan
Scientific har tagit fram en prototyp,
stor som minsta sortens
stavbatteri, som drivs av metanol och
vatten. Prototypen klarar redan att
försörja en mobiltelefon med energi
för 24 timmars uppkoppling och 15
minuters tal.
I ett annat samarbete mellan en forskargrupp
vid Los Alamos-labbet och
Motorola Lab har forskarna utvecklat
en ännu mindre bränslecellenhet, i
Hitta till keMiHistorien
■ Ytterby är den plats på jorden där
man har hittat flest grundämnen på ett
och samma ställe. Den gamla gruvan är
därför en vallfartsorten för utländska
kemiforskare på besök i Sverige.
storlek som ett litet kvicksilverbatteri
för armbandsur.Prototypen drivs med
metanol och luft.
Forskare vid Case-universitetet har
en miniatyrbränslecell med cirka fem
kubikmillimeters volym. Denna typ av
miniatyrbränsleceller i mycket små
detektorer kan användas till att upptäcka
gaser vid kemisk krigföring. Den
lilla prototypen, stor som suddgummit
i toppen på en blyertspenna,
körs för närvarande på vätgas och
luft.
I många andra länder hade det säkert
funnits omfattande anläggningar runt
en sådan plats. Nu är det åtminstone
möjligt att hitta till resterna av Ytterby
gruva, då en informationsskylt satts upp
vid foten av gruvan.
(1990 utnämndes Ytterby gruva av
The American Society of Metals till det
årets historiska landmärke. Året innan
hade motsvarande utmärkelse gått till
Eiffeltornet.)
Verksamheten vid Ytterby gruva upphörde
1933 efter det att där i flera sekel
brutits fältspat och kvarts. Det var
artillerilöjtnanten Carl Axel Arrhenius
från Vaxholm som bland sprängstenarna
år 1787 hittade en exceptionellt
tung, svart sten. Professor Johan Gadolin
vid Åbo akademi lyckades efter en
för den tiden komplicerad analys fastställa
att det var fråga om en hittills
okänd jordart (oxid). Ur detta mineral
som gavs namnet gadolinit har förutom
yttrium (Y) även ytterbium (Yb), terbium
(Tb), erbium (Eb), holmium (Ho)
och scandium (Sc) isolerats.
Nålfritt
sockertest
■ En nyutvecklad apparat kan mäta
blodsockerhalten hos diabetespatienter
utan nålstick. Därmed kan patienten
lättare klara sin egen behandling.
Apparaten har testats i laboratoriemiljö
och nu ska en prototyp tas fram.
Utrustningen är bärbar. Den består av
en sändardel och en mottagardel, som
placeras på vardera sidan om till
exempel ett finger. Systemet utnyttjat
det faktum att joner i blodet absorberar
radiofrekvenser på ett förutsägbart
sätt.
14 allkemi . 2 . 2000

Musens genom härnäst
■ Först masken C. elegans, sedan bananflugan
och därefter människan. Det är de mångcellulära
organismer som fått eller ligger i slutfasen att
få sina genom kartlagda. Nu står musen i tur.
Musen är ett grundligt
genomforskat laboratoriedjur
vilket gör arbetet
med att ta reda på vad de
olika bassekvenserna i
genomet betyder, d.v.s vilka
proteiner de översätts
till, mindre besvärligt.
Samtidigt har musens
genom med all säkerhet
likheter med människans.
Om man får reda på hur
vissa gener uttrycks i
möss kan det ge en ledtråd
till hur motsvarande
genuppsättning uttrycks i
människan. Det snabbar
på förståelsen av hur
torr Rengöring
■ Koldioxid som fryses ner till
-78° C eller därunder, bildar torris.
Blästring med torris är en effektiv
metod för industriell rengöring.
Torrisen formas under nedfrysningen
till millimeterstora pellets. Dessa
sprutas på ytan som ska rengöras.
allkemi . 1. 2000
BILDHUSET
människokroppen fungerar
och därmed även möjligheterna
att snabbt få fram nya
läkemedel.
Metoden är skonsam mot materialet,
minimerar avfallsmängden
och är framförallt torr.
När isen träffar sitt mål
värms den upp av friktionen och
övergår i gasform. Den utvidgas
kraftigt. Förloppet kan liknas vid
en miniexplosion, och smutsen
sprängs loss. En nackdel är den
mycket höga ljudnivån.
Bland annat rengörs tunnelbanevagnar
i Stockholm med
den här metoden. Smutsen falller
torr ner och kan lätt samlas
upp.
15
AKTUELLT
liVgiVande påsar
■ En påsfabrik som har kostat en miljard
kronor har öppnat i Uppsala. Det är Fresenius
Kabis nya fabrik, som tillverkar 14 miljoner
plastpåsar med näringslösning varje år. Påsarna
distribueras världen över och ger svårt sjuka,
för tidigt födda och nyopererade hjälp att få
näring.
I fabriken tillverkas påsar i olika storlekar
med dels en lipidemulsion, socker och saltblandning
samt en med aminosyror. Men det
finns också en påse som innehåller alla tre
komponenterna.
Plastpåsarna tillverkas av polypropen, med
ett gastätt skikt i en yttre påse.
Efter fyllningen går påsarna till sterilisering i
autoklav och eventuella bakterier, som alla
andra barriärer till trots, lyckats ta sig in i produkterna
oskadliggörs.
efterlyses:
Återvunnen PET
■ Efterfrågan på återvunnen PET-plast
är större än tillgången. Ett nytt stort
användningsområde för den återvunna
plasten är för tillverkning av polyestermattor.
Den amerikanska mattillverkaren
Mohawk använder idag mer än 100 000
ton av återvunnen PET årligen, från
insamlade buteljer. Det är allt de kan få
tag på och nu efterlyser de mera.

-post
tidning
www.chEMind.se