De femtionionde BERZELIUSDAGARNA 31 januari - 1 februari 2014 1
2
Berzeliusdagarna 31 januari - 1 februari 2014 59:e BERZELIUSDAGARNA 31 januari - 1 februari 2014 Aula Magna, Stockholms universitet I år anordnas Berzeliusdagarna för 59:e gången och det är cirka 360 elever, stipendiater, samt cirka 50 lärare plus föredragshållare och gäster, som deltar. Du hjälper oss att få allt att fungera om du läser den här informationen och följer det som står i den. Tack! Upplysningar Får du av oss på Kemistsamfundets kansli på telefon 08-502 541 80, eller e-post david@chemsoc.se. Telefonnumret är kopplat till mobiltelefon. Aula Magna Lokalen för föreläsningarna heter Aula Magna och ligger vid Stockholms universitet. Närmsta tunnelbanestation är UNIVERSITETET. Hotellet Du bor på Choice Hotel Amaranten, Kungsholmsgatan 31. Tunnelbana: Rådhuset. OBS: Telefonsamtal, betal-tv, minibar mm betalas av stipendiaten. Du bor i delat dubbelrum med någon av samma kön. Det är av säkerhetsskäl inte tillåtet att byta rum. Frukost ingår och serveras från klockan 06:30 bägge dagarna. Det är många som ska äta frukost, så var ute i god tid! Utcheckning Checka ut efter frukost på lördag morgon. Vid utcheckning tar du med dina tillhörigheter från rummet och lämnar in nyckeln till receptionen. Ta med ditt bagage till Aula Magna. Biljetter Om Kemistsamfundet ansvarat för dina resor till och från Stockholm - kontrollera i god tid innan du åker till Stockholm att din biljett är korrekt. Om du kommer Gå eller åk till hotell Amaranten på Kungsholmen. Incheckning är möjlig till Stockholm från 15:00. Kemistsamfundet finns vid receptionen 19:00-22:00 och på torsdagen registrerar din ankomst. Du som blir registrerad på torsdagen behöver inte registrera dig på nytt i Aula Magna på fredag morgon. Tips: Då väldigt många stipendiater anländer samtidigt till Stockholm C, kan det vara en bra idé att gå och äta middag FÖRE incheckning/registrering, för reducerad köbildningsproblematik. Se bifogad karta för restaurangförslag. Om du kommer Åk direkt till Aula Magna, Stockholms universitet. Från klockan 09:00 serveras till Stockholm frukost i aulan för dem som ej bor på hotellet. Första punkten på programmet på fredagen börjar klockan 10:00. Namnskylten Måltider Lunchkupong Du får en namnskylt när du registrerar dig. Vi ber dig bära den synlig hela tiden. Följande måltider ingår i Berzeliusdagarna: Kaffe/te + smörgås/bulle fredag och lördag förmiddag + eftermiddag. Lunch på såväl fredag som lördag, i Restaurang Lantis på universitetet. Middag på fredag kväll, Restaurang Piperska Muren. 10 meters promenad från Hotell Amaranten. För de stipendiater som bor på hotell inkluderas frukost varje morgon. Övriga måltider samt måltider i anslutning till resan kan ej bekostas av Svenska Kemistsamfundet. Till lunchen på fredagen behövs 1 lunchkupong. Den får du vid registreringen. Ingen kupong behövs till lunch på lördagen. 3
Berzeliusdagarna 31 januari - 1 februari 2014 59:e BERZELIUSDAGARNA 31 januari - 1 februari 2014 Aula Magna, Stockholms universitet Klädsel T-bana och Buss Till hotellet från centralen/ cityterminalen Från hotellet till Aula Magna Från T-centralen till Aula Magna Utställning Tack till sponsorn Sjuk? Valfri. Vid middagen på fredag kväll gäller klädsel: kavaj. Vi har bifogat ett SL-kort. Du använder det för alla resor inom Stockholms län, med tunnelbana, bussar, spårvagnar och pendeltåg. Kortet gäller 72 timmar från att du aktiverar det. Aktiveringen sker genom att kortet används ( blippas ) mot T-banespärr eller maskin på buss. Ladda gärna ner appen Res i STHLM till din smarta telefon för realtidsinfo om kollektivtrafiken. Välj utgång mot KLARABERGSVIADUKTEN. Tag vänster (från centralen) eller höger (från busstationen/cityterminalen) på denna, över bron till Kungsholmen. Gatan byter namn till KUNGSHOLMS- GATAN - följ den cirka 600 meter till hotellet. Adress: Kungsholmsgatan 31. Från hotellets huvudentré, tag höger och gå cirka 20 meter till nedgång för T:RÅDHUSET. Tag första bästa tåg mot KUNGSTRÄDGÅRDEN, men stig av vid T-CENTRALEN. Byt till röd linje enligt nedan. Alternativ: Buss 40 från RÅDHUSET mot STORA LAPPKÄRRSBERGET stig av vid UNIVERSITETET. Följ skyltar till RÖD LINJE 14 mot MÖRBY CENTRUM. Åk med tåget till stationen UNIVERSITETET. Tåg går var 4:e minut på fredag. Det kommer vara trångt i tunnelbanan på fredag morgon. Väldigt trångt. På lördagen går tågen mer sällan - var ute i god tid. Tunnelbana från Rådhuset avgår 08:14 och 08:29 på lördagsmorgonen. Ett antal universitet och högskolor samt föreningar och företag kommer finnas på plats i utställningen. Besök dem och ställ frågor om framtida utbildning. Berzeliusdagarna bygger helt på donationer från företag, föreningar och skolor. Det är viktigt att du efter Berzeliusdagarna framför ett tack till sponsorn, och gärna berättar vad du varit med om under konferensen. På så vis hjälper du din skola att få stipendier till elever även kommande år. Har du problem att nå fram till din sponsor, kontakta David på Kemistsamfundet så länkar han dig vidare. Försök låta någon kompis åka istället. Maila eller ring David och meddela, så kan vi boka om tåg och hotell. Krya på dig! 4
Fredagen den 31 janauri 09:00 10:00 Samling och registrering, Aula Magna, Stockholms universitet Kaffe/te och smörgås 10:00 10:05 Svenska Kemistsamfundets ordförande hälsar välkommen Helena Grennberg, Uppsala universitet 10:05 10:20 Inledning Eva Åkesson, rektor vid Uppsala universitet 10:20 10:50 Forskningsvardag på Rymdstationen ISS Christer Fuglesang, Kungliga tekniska högskolan 10:50 11:05 Presentation av Kemiolympiaden och Forskarskolan i Björkborn samt utställare David Gotthold, Svenska Kemistsamfundet 11:05-11:20 Prisutdelning av Svenska Kemiingenjörers Riksförenings Kemiteknikpris Tilldelas 2014 Fredrika Gullfot, Simris Alg 11:20 12:45 Lunch Utställning med universitet och högskolor samt organisationer 12:45 13:15 Hälsoriskbedömning med hjälp av celler - hur farliga är kemikalierna? Anna Forsby, Stockholms universitet 13:15 13:45 Doping inom idrotten och samhället - analysmetoder och risker Magnus Ericsson, Karolinska sjukhuset 13:45 14:00 Bensträckare 14:00 14:30 Molekylära robotar Olof Ramström, Kungliga tekniska högskolan 14:30 15:30 Kaffe, te och smörgås med utställning Utställning med universitet och högskolor samt organisationer 15:30 16:00 Hur kemister förbättrar världen Anette Larsson, Chalmers tekniska högskola 16:10 18:00 Lärarsamling, Bergsmannen (plan 7), endast för lärardeltagare Vad är Kemi? Lennart Sjölin, Göteborgs universitet Följs av middag på Fakultetsklubben, Stockholms universitet 19:00 21:30 Middag för berzeliusstipendiaterna Restaurang Piperska Muren 5
Lördagen den 1 februari 09:00 09:30 Varför dunstar vi inte bort? Om hudens fysikaliska kemi Emma Sparr, Lunds universitet 09:30 10:00 Godmorgon skogen! Mikael Hannus, Stora Enso 10:00 10:30 Kaffe/te och bulle Utställning med universitet och högskolor samt organisationer 10:30 10:50 Att studera på högskola - studenters praktiska tips Studentkåren KTH 10:50 11:10 Nanoporösa material Sara Frykstrand, Uppsala universitet 11:10 11:30 Från tomtebloss till läkemedelsforskning - att bli doktorand Martina Kulén, Umeå universitet 11:30 11:50 Kemiindustrin + hållbar utveckling = sant! Sara Nilsson, Akzo Nobel 11:50 12:50 Lunch i restaurang Lantis Ingen lunchkupong behövs 12:50 13:00 Prisutdelning av Arrheniusplaketten för kemisk forskning Tilldelas 2014 Per Lincoln, Chalmers tekniska högskola 13:00 13:50 Kvasikristaller Dan Shechtman, Nobelpristagare i kemi 2011 13:50 14:00 Bensträckare 14:00 14:45 Frågepanel Expertpanel svarar på elevernas kemifrågor 14:45 14:55 Vinnarna av stipendiaternas kemiska frågesport presenteras 14:55 15:00 Tack och hejdå, tågtider och väderinformation David Gotthold & Sven Lidin 6
JÖNS JACOB BERZELIUS (1779 1848) Jöns Jacob Berzelius (1779-1848), adlad 1818, friherre 1835, kemist, professor i medicin och farmaci vid kirurgiska skolan (senare Karolinska Institutet) 1807-1832. Berzelius är en av Sveriges mest berömda vetenskapsmän. Hans arbeten blev banbrytande inom kemin och närliggande områden. Han bestämde själv den kvantitativa sammansättningen av nära två tusen då kända kemiska föreningar, så att grundämnenas noggranna atomvikter kunde bestämmas, samt la grunden till det nuvarande kemiska formelsystemet. Berzelius upptäckte flera grundämnen: cerium (1803), selen (1818), kisel och zirkonium (1824) samt torium (1828). Hans elektrokemiska teori gick ut på att olika ämnens benägenhet att ingå förening med varandra är av elektrisk natur. Berzelius blev Vetenskapsakademiens sekreterare 1818 och ledamot av Svenska Akademien 1837. 7
Utställning Följande universitet och högkolor är med på informationsutställningen i galleriet utanför föreläsningssalen. Tag chansen att ställa dina frågor till utställarna! Universitet och högskolor Chalmers tekniska högskola www.chalmers.se Göteborgs universitet www.gu.se Kungliga tekniska högskolan (KTH) www.kth.se Linköpings universitet www.liu.se Linnéuniversitet www.lnu.se Luleå tekniska universitet www.ltu.se Mittuniversitetet www.miun.se Stockholms universitet www.su.se Umeå universitet www.umu.se Uppsala universitet - Kemiska institutionen - Farmaceutiska fakulteten www.uu.se Örebro universitet www.oru.se Lunds tekniska högskola www.lth.se Lunds universitet www.lu.se Övriga utställare AkzoNobel AB www.akzonobel.se Internationella Kristallografiåret 2014 www.kristall2014.se Kemilärarnas Resurscentrum www.krc.su.se Svenska kemiolympiaden www.chemsoc.se/kemiolympiaden Innovations och Kemiindustrierna i Sverige www.ikem.se Förbundet Unga Forskare www.fuf.org Naturvetenskapliga forskarskolan i Karlskoga www.forskarskolan.nu 8
MIDDAG PIPERSKA MUREN Fredag 31 januari 2014, klockan 19:00 Middagen genomförs på restaurang Piperska Muren, Scheelegatan 14. Restaurangen ligger vägg-i-vägg med Hotell Amaranten och det finns en genväg direkt från hotellobbyn (till vänster om receptionen) rakt in till Piperska Muren. Fördrink serveras klockan 19:00 - givetvis är hela middagen helt alkoholfri. Hotell Amaranten Piperska Muren Vägbeskrivning för deltagare som ej bor på hotellet Tag T-banan till station Rådhuset (blå linjen). Välj uppgång mot KUNGSHOLMSGATAN. Gå vänster längs Kungsholmsgatan och vänster till Scheelegatan, dvs runda hotellbyggnaden. Gå in längs Amarantergränd - Piperska Muren ligger längst in bakom parken. 9
Kemiolympiaden Den Internationella kemiolympiaden har hållits varje år sedan 1969. Sverige arrangerade tävlingen 1982, då deltog 17 nationer. Tävlingen har nu blivit världsomfattande. De svenska uttagningarna genomförs med stöd av Akzo Nobel, Skolverket, Stiftelsen Bengt Lundqvists Minne, Carl Tryggers Stiftelse samt Magn. Bergvalls Stiftelse. Alla gymnasieskolor i Sverige är välkomna att delta i Kemiolympiaden 2014. En övningsomgång hölls i november 2013 och det avögrande provet går nu i mars. Anmälan görs av kemiläraren på www.chemsoc.se/kemiolympiaden. Skolan behöver inte ha deltagit tidigare, tävlingen är givetvis öppen även för nya skolor! Några dagar innan provdagen kommer provet ha skickats ut till ansvarig lärare för spridning inom skolan. Kemiolympiaden är en tävling för gymnasieelever som ej fyllt 20 år och ej påbörjat sin universitetsutbildning (Enstaka kurser som en del i gymnasieskolans profilering undantaget). Totalt deltar knappt 70 länder i den internationella tävlingen. Miniräknare och formelsamling kommer behövas. För nästa omgång av kemiolympiaden, gäller följande datum för deltävlingarna: Teoretiskt finalprov: 13 mars 2014 Experimentellt finalprov: helg i april 2014 Skandinavisk kemiolympiad - 14-17 juli 2014 Den internationella kemiolympiaden arrangeras i Hanoi, 20-29 juli. Anmälan görs av lärare på Kemiolympiadens hemsida: www.chemsoc.se/kemiolympiaden Sveriges lag till Kemiolympiaden 2013 i Moskva: Adam Runesson, Erik Dahlbergsgymnasiet, Jönköping Mona Koder Hamid Katedralskolan Lund Oskar Henriksson, Haganässkolan, Älmhult Samuel Backman Katedralskolan Uppsala KEMIOLYMPIADEN SVERIGE 10
Att åka kollektivt i Stockholm Ha alltid giltigt färdbevis (SLkortet du fått av oss). Kontroller är vanliga och bötesbeloppen höga. Kortet aktiveras genom blippning i T-banespärr eller på buss. Kortet är giltigt 72 timmar efter aktivering. I rulltrappor kan du välja att stå still, det gör du på höger sida. Vill du istället gå, så sker det på vänster sida. Blockera inte andras möjlighet att passera dig. De är på väg till något jätteviktigt. Släpp alltid av avstigande passagerare innan du själv kliver på ett tunnelbanetåg eller pendeltåg. Givetvis låter du andra personer sitta ned, om de ser ut att ha mer glädje av det än du. I Stockholm kan du enbart kliva på en buss längst fram. Blippa SLkortet på den blå ytan och le mot chauffören. Avstigning sker genom någon av de bakre dörrarna. Ibland kan du behöva trycka på en knapp, eller stå obehagligt nära dörrarna för att de ska öppnas. Blir du förvirrad eller har du åkt vilse? Fråga någon. Stockholmare är hjälpsamma! Lycka till! T10 Hjulsta T11 Akalla T14 Mörby centrum Ropsten T13 Danderyds sjukhus Husby Tensta Kista Rinkeby Bergshamra Gärdet Rissne Hallonbergen Universitetet Aula Magna T17 viss tid endast Skarpnäck Odenplan, se tidtabell Duvbo Näckrosen Tekniska högskolan Sundbybergs centrum Vreten Solna centrum Stadion Karlaplan Huvudsta Västra skogen Hötorget Rådmansgatan Odenplan S:t Eriksplan Fridhemsplan Stadshagen Östermalmstorg Alvik T18 Åkeshov T17 Hässelby strand T19 Alvik T11 T-Centralen Kungsträdgården Rådhuset Thorildsplan Kristineberg T10 Stora mossen Abrahamsberg Brommaplan Åkeshov Ängbyplan Islandstorget Blackeberg Råcksta Vällingby Johannelund Hässelby gård Gamla stan Hotell Amaranten Piperska Muren Slussen Mariatorget Zinkensdamm Hornstull Liljeholmen Aspudden Örnsberg Axelsberg Medborgarplatsen Skanstull Mälarhöjden Nedanstående är SISTA möjliga tidsplan för att hinna i tid till Aula Magna på lördag morgon 09:00 08:23 Checka ut, lämna hotellet, gå till T:Rådhuset. 08:29 Blå linje 11 mot Kungsträdgården från Rådhuset 08:31 Byt till röd linje på T-centralen 08:38 Linje 14 mot Mörby Centrum lämnar T-centralen Gullmarsplan Bredäng Midsommarkransen Skärmarbrink Sätra 08:47 Framme på Universitetet 08:52 Aula Magna! Globen Hammarbyhöjden Enskede Blåsut gård Sockenplan Sandsborg Björkhagen Svedmyra Stureby Bandhagen Skogskyrkogården Tallkrogen Gubbängen Kärrtorp Skärholmen Telefonplan Vårberg Vårby gård Hägerstensåsen Masmo Fittja Bagarmossen Alby Hökarängen Högdalen Västertorp Farsta Rågsved Hallunda T13 Norsborg T14 Fruängen T19 Hagsätra T18 Farsta strand Skarpnäck T17 Varning: Denna karta är schematisk. Att orientera sig i Stockholm med enbart tunnelbanekartan som hjälp kan innebära livsfara. Det är ofta mycket längre mellan stationerna än vad som framgår av kartan. Hav, sjöar eller livsfarliga träsk kan vara belägna ivägen. 11
väte H 1.0079 1 litium 3 Li 6.941 natrium 11 Na 22.990 kalium 19 39.098 K rubidium 37 Rb 85.468 cesium 55 Cs 132.91 francium 87 Fr [223] beryllium 4 Be 9.0122 magnesium 12 Mg 24.305 kalcium 20 Ca 40.078 strontium 38 Sr 87.62 barium 56 Ba 137.33 radium 88 Ra [226] Periodiska systemet skandium 21 Sc 44.956 yttrium 39 88.906 Y De svenska flaggorna markerar grundämnen som upptäckts av svenskar. Vissa, till exempel syre, upptäcktes nästan samtidigt av flera oberoende forskare. Ett grundämne, yttrium, upptäcktes 1794 av en finländare, Johan Gadolin. Ämnet upptäcktes dock i Sverige, och Finland var då svenskt territorium, så det blir en svensk flagga där också. Ingen norrman verkar ha upptäckt något grundämne. Ännu. Källa: www.landskapsgrunamnen.se titan 22 47.867 Ti zirkonium 40 Zr 91.224 hafnium 72 Hf 178.49 rutherfordium 104 Rf [261] vanadin 23 50.942 V niob 41 Nb 92.906 tantal 73 Ta 180.95 dubnium 105 Db [262] krom 24 Cr 51.996 molybden 42 Mo 95.96 wolfram W 183.84 74 seaborgium 106 Sg [266] mangan 25 Mn 54.938 teknetium 43 Tc [98] rhenium 75 Re 186.21 bohrium 107 Bh [264] järn 26 Fe 55.845 ruthenium 44 Ru 101.07 osmium 76 Os 190.23 hassium 108 Hs [277] kobolt 27 Co 58.933 rodium 45 Rh 102.91 iridium 77 192.22 Ir meitnerium 109 Mt [268] nickel 28 Ni 58.693 palladium 46 Pd 106.42 platina 78 Pt 195.08 darmstadtium 110 Ds [271] koppar 29 Cu 63.546 silver 47 Ag 107.87 guld 79 Au 196.97 roentgenium 111 Rg [272] zink 30 Zn 65.38 kadmium 48 Cd 112.41 kvicksilver 80 Hg 200.59 bor 5 10.811 B aluminium 13 Al 26.982 gallium 31 Ga 69.723 indium 49 In 114.82 tallium 81 204.38 Tl kol 6 12.011 C kisel 14 28.086 Si germanium 32 Ge 72.64 tenn 50 Sn 118.71 bly 82 Pb 207.2 lantan 57 La 138.91 aktinium 89 Ac [227] cerium 58 Ce 140.12 torium 90 Th 232.04 praseodym 59 Pr 140.91 protaktinium 91 Pa 231.04 neodym 60 Nd 144.24 uran 92 238.03 U prometium 61 Pm [145] neptunium 93 Np [237] samarium 62 Sm 150.36 plutonium 94 Pu [244] europium 63 Eu 151.96 americium 95 Am [243] gadolinium 64 Gd 157.25 curium 96 Cm [247] terbium 65 Tb 158.93 berkelium 97 Bk [247] dysprosium 66 Dy 162.50 californium 98 Cf [251] holmium 67 Ho 164.93 einsteinium 99 Es [252] kväve N 7 14.007 fosfor 15 30.974 P arsenik 33 As 74.922 antimon 51 Sb 121.76 bismuth 83 Bi 208.98 erbium 68 Er 167.26 fermium 100 Fm [257] syre O 15.999 8 svavel 16 32.065 S selen 34 Se 78.96 tellur 52 Te 127.60 polonium 84 Po [209] tulium 69 Tm 168.93 mendelevium 101 Md [258] fluor 9 18.998 F klor 17 Cl 35.453 brom 35 Br 79.904 jod 53 126.90 I astat 85 At [210] ytterbium 70 Yb 173.05 nobelium 102 No [259] helium 2 He 4.0026 neon 10 Ne 20.180 argon 18 Ar 39.948 krypton 36 Kr 83.798 xenon 54 Xe 131.29 radon 86 Rn [222] lutetium 71 Lu 174.97 lawrencium 103 Lr [262] 12
JÖNS JACOB BERZELIUS (1779-1848) Genom studiet av historien, filosofin och de klassiska språken får vi kunskap om den intellektuella världen, om lagarna för forskningen och tankarna och om människornas andliga väsen. Dessa studier leder oss till en bättre förståelse för vår tids människor. Naturens lagar, som vi nu tolkar dem, är grunden för vår kunskap om de naturliga tingen. Kunskapen har utvecklats under tidens lopp. Naturen styrs av förnuftslagar. Naturvetenskapen skänker sanningens vän alltid nya anledningar till glädje, ty varje upptäckt är som en förfriskning av själen. Vägen till detta mål är ofta lång och mödosam. Ju mer man studerar företeelserna i naturen, desto mer övertygad blir man om de samband och den jämvikt som råder och desto enklare framstå orsakerna. Genom sin rika tillgång på mineraler hade Sverige byggt upp en god och vetenskaplig tradition inom bergshanteringen. Efter den stora glansperioden för svensk kemi under Torbern Bergmans (1735-1784) och Carl Wilhelm Scheeles (1742-1786) tid blev det en nedgång innan den fallna manteln återupptogs av Jacob Berzelius (1779-1848). Genom den revolution som skett inom den kemiska vetenskapen under 1700-talet var nu tiden mogen för en genomgripande förändring av det kemiska tänkesättet. Vid inträdet till 1800-talet var de flesta gamla teorierna (läran om de fyra elementen jord, eld, luft och vatten; flogistonteorin; alkemisternas verksamhet) skjutna i sank och fransmannen A. L. Lavoisiers (1743-1794) system hade slagit igenom som en oberoende vetenskapsgren. Efter att i slutet av 1801 ha fullbordat sina medicinska studier i Uppsala flyttade Berzelius till Stockholm. Det dröjde inte länge förrän han startade de kemiska studier som skulle bli hans huvuduppgift i livet. Redan från början präglades hans arbete av flit och mycket hårda krav uppsattes för bevisföringen vid utvärderingen av försöksdata. Inget fick lämnas åt slumpen. Härigenom tillvann han sig snabbt en respekt i den vetenskapliga världen, och som hela tiden ökades genom nya insatser i laboratoriet. Hans berömda lärobok, som översattes till flera språk, tillika med hans i årsberättelser sammanställda händelser över kemins utveckling det gångna året, gjorde att han kunde tillvinna sig en enorm makt inom den kemiska världen. Han blev kemins lagstiftare i många år. Vem var då denne berömde man och vad gjorde han egentligen? Grundtonen i alla beskrivningar uppvisar en koncentrerad och munter man som gärna kunde berätta allehanda roliga historier inom den intima vänkretsen. Hela hans väsen präglades dock av en värdighet och en viss stränghet, men bakom denna stränghet fanns i själen en mycket godhjärtad man. Han hade en optimistisk syn på livet och uppvisade en förvånande stabilitet och säkerhet. Han var enkel och rättfram i sina omdömen, lättfattlig och kritisk i sitt stora författarskap. Han hade litet intresse av att slå mynt av sin forskning. Hans politiska uppfattning var konservativ, men han saknade i övrigt all insikt i det politiska spelet. Hans insatser inbegrep alla delar av kemins breda fält. Genom otaliga analyser kunde han utveckla sin elektrokemiska teori (teorin baseras på att varje ämne består av en elektriskt positiv del och en elektriskt negativ del som förenas genom attraktion) och samtidigt driva kemin till en beräknande vetenskap. Nya grundämnen (cerium, selen, thorium, kisel, zirkonium) spårades, införandet av det symbolsystem som vi använder än i dag (C = kol, O = syre o s v) medförde förenkling i kommunikationen mellan kemisterna, nya och övergripande begrepp (katalys, isomeri m m) infördes och han utförde banbrytande insatser inom djurkemin (biokemi, fysiologisk kemi), där han utstakade en ny, mera fruktbärande forskningsinriktning. 13
FÖREDRAGS- SAMMANFATTNINGAR 15
16
Forskningsvardag på Rymdstationen ISS Christer Fuglesang Kungliga tekniska högskolan Första delen till den internationella rymdstationen ISS skickade upp 1998 och ISS är sedan november 2000 permanent bemannad, numera med normalt sex personer som arbetar där i skift om sex månader. Rymdstationen går i bana på cirka 400 km höjd runt jorden. Där erbjuder den fantastiska möjlighter till unik forskning. Framförallt är det tyngdlösheten som utnyttjas i otaliga experiment i vitt skilda områden; alltifrån grundläggande fysik till biologi och fysiologi. Men denna unika plattfrom i rymden erbjuder också vyer både ut mot rymden och ner mot jorden som många forskare använder. Det största experimentet på ISS är AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), en sju ton tung multidetektor på utsidan som mäter miljarder och åter miljarder laddade partiklar som kommer från rymden och går igenom experimentet. Vad man framförallt hoppas på är att se signaturer av den gäckande svarta materian som vi vet måste finnas där i unversum. Tyngdlösheten leder till att fenomen kan kopplas av som man inte kan undvika nere på jorden, till exempel konvektion i gaser och vätskor. Då kan man studera andra egenskaper noggrannare och dra nya lärdomar. Bland annat görs detta i solidifieringsexperiment, där material stelnar från flytande till fast fas. Det man lär sig kan sedan användas till att utarbeta nya sätt att göra material på jorden, i industriell skala. Astronauter i rymden är försökskaniner. En stor del av forskningen i rymden görs på människor. Vi vill lära oss om hur rymdens miljö främst tyngdlöshet, men också isolering och strålning påverkar oss och utarbeta metoder mot de negativa effekterna för framtida långa rymdresor. Men detta ger också nya kunskaper om hur kroppen fungerar vilket i sllutändan leder till nya kliniska metoder för sjuka på jorden. Jag har haft turen att få vara med och bygga och utrusta ISS på plats under två färder med rymdfärjan Discovery. Det var fantastiska erfarenheter. Därefter jobbade jag under tre år med ESAs (European Space Agency) forskningsprogram i tyngdlöshet och på ISS. Under mitt föredrag kommer jag att berätta om mina erfarenheter från rymdresorna samt om den forskning som görs på ISS och på andra tyngdlöshetsplattformar, som sondrakter från ESRANGE och under parabolflygningar. 17
Pressmeddelande från Svenska Kemiingenjörers Riksförening, SKR Stockholm - 2014-01-27 Silvertacka till alg-entreprenör Svenska Kemiingenjörers Riksförenings kemiteknikpris 2014 går till Fredrika Gullfot, VD och grundare av Simris Alg. Simris Alg är ett bioföretag som etablerat sig i Hammenhög utanför Simrishamn i det sydöstra hörnet av Skåne. Fredrika Gullfot är civilingenjör och teknologie doktor i bioteknik från Kungl. Tekniska Högskolan. Varje år delar Svenska kemiingenjörers riksförening ut ett pris i form av en solid silvertacka om 500 gram till en framstående kemiingenjör. Fredrika Gullfot får priset 2014 för sitt arbete med att bygga upp en produktion av såväl drivmedel som kosttillskott baserad på industriell algodling, ett spännande exempel på ett bioraffinaderi. Hon har visat vad kunskap och entusiasm kan åstadkomma och är en god förebild, inte minst för unga som står inför ett karriärsval. Att på ett kontrollerat sätt använda naturens egna metoder för att med hjälp av koldioxid och solljus producera nyttiga och användbara produkter ger en smak av framtiden. Företaget Simris Alg startades 2010 med att de visade att algodling kan göra konventionell industriproduktion både grönare och mer lönsam. Parallellt utvecklade de en egen odling, och har idag en toppmodern anläggning med den senaste tekniken. Silvertackan delas ut under Berzeliusdagarna 31 januari 2014 klockan 11:05, i Aula Magna, Stockholms universitet - press är välkommen att närvara. Berzeliusdagarna är ett möte för 360 kemiintresserade gymnasieelever som härigenom får se den tydliga kopplingen mellan en kemiutbildning och lyckat entreprenörsskap. I juryn för SKR:s kemiteknikpris ingår Göran Lindberg, professor i tillämpad elektrokemi, Göran Svensson, ordförande SKR; Ann-Louise Martin, vetenskapsjournalist och Boel Jönsson, chefredaktör Kemivärlden Biotech med Kemisk Tidskrift. Kontakt Fredrika Gullfot 0761-354 474, gullfot@simrisalg.se Priskommittén Göran Lindbergh, KTH 08-790 81 43, goeran.lindbergh@ket.kth.se Fredrika Gullfot, Simris Alg 18 500 g Silvertacka - för högupplöst pressbild, besök www.chemsoc.se/press
Hälsoriskbedömning med hjälp av celler Hur farliga är kemikalerna? Anna Forsby Stockholms universitet Vi lever i en värld av kemiska substanser. De flesta är helt naturliga men många har framställts på syntetisk väg. Läkemedel, bekämpningsmedel och industrikemikalier är exempel på sådana substanser. För att veta om dessa har negativ inverkan på människa, djur och miljö måste de genomgå en rad tester enligt fastställda krav. Traditionellt används olika former av djurförsök för att undersöka om substanserna är giftiga (toxiska), orsakar allergier eller cancer, försämrar fertiliteten, ger fosterskador eller påverkar nervsystemet, för att nämna några exempel. De traditionella testerna som används för att bedöma hälsorisker vid exponering för olika läkemedel och kemikalier har på många sätt kritiserats. Detta har lett till att flera alternativa metoder har utvecklats. Möjligheten att använda olika cellmodeller i stället för djurförsök har genom decenniers forskning genererat nya strategier för hälsoriskbedömning. Det främsta exemplet gäller kosmetiska produkter som sedan 2013 inte längre får testas på djur. Hur går då testning på celler till? Oftast räcker det inte med att ett nytt celltest kan ersätta ett helt djurförsök, eftersom en hel organism är mycket mer komplex än isolerade celler av en typ. Det handlar om att kunna kombinera kompletterande tester för att få en heltäckande bild av skadeverkningarna. Man måste också ta hänsyn till att det händer saker med kemikalierna när det kommer in i kroppen och att mängden substans som når de olika organen är beroende av upptag och fördelning i kroppen. För det krävs speciella celltester och datorsimuleringar. Forskningen i mitt laboratorium syftar till att studera vad som händer när olika substanser når nervceller i hjärnan under fosterutvecklingen och hos vuxna, hur nerver i kroppen påverkas av kemikalier och hur ögonirritation och ögonsveda uppstår. För att studera effekter i hjärnan använder vi neuronala stamceller som vi kan manipulera så att de utvecklas från mycket omogna neuroblaster (som finns i det tidiga embryot) till mogna nervceller av specifika typer (Figur 1). Uttrycket av specifika gener (biomarkörer) kan avslöja om en kemikalie kan vara skadlig för hjärnans celler. Som modell för nerver använder vi en cancercelltyp från människa som kan utveckla långa nervcellutskott liknande de som finns i kroppen. Genom att mäta längden och utseende (morfologi) på utskotten kan man se om det finns risk för skador på nerver efter exponering för kemikalier. Figur 1. Nervstamceller som har utvecklats till nervceller. Beta III-tubulin känns igen med antikroppar som sedan märkts in med sekundära antikroppar bärande på en fluorescerande molekyl som ger den röda färgen, sk. immunofluoroscens. 19
Hälsoriskbedömning med hjälp av celler Hur farliga är kemikalerna? Anna Forsby Stockholms universitet Kanske det mest unika testet som vi har utvecklat används för att studera om kemikalier kommer att svida och orsaka irritation i ögonen. Genom genteknik har vi klonat nervceller som uttrycker den receptor som aktiveras av det peppriga och heta ämnet i chilipeppar (capsaicin). Alla vet att det svider om man råkar peta sig i ögonen när man hackar chilipeppar. Vår forskning har visat att det inte bara är capsaicin som aktiverar receptorn som kallas TRPV1, utan även kemikalier som är mycket vanliga i tvål och schampo. Aktiviteten i TRPV1 kan alltså användas som en indikator för om produkterna kommer att svida i ögonen! Efter att ha testat fler substanser kan vi även se att cellerna med TRPV1-receptorn kan klassificera kemikalier med avseende på dess ögonskadande effekter med samma säkerhet som ögontest på kaniner. Sammanfattningsvis kan man säga att utvecklingen av alternativa modeller och metoder för hälsoriskbedömning går framåt. Forskningen har visat att det i många fall går lika bra att använda cell-baserade tester i och med att mekanismerna som orsakar skadorna kan studeras. Forskningen går också framåt när det gäller att kombinera olika metoder och biomarkörer för att få en bild av komplexa system så som fosterutvecklingen. Jag är fullt övertygad om att framtidens hälsoriskbedömning för kamikalieexponering kommer till stor del att byggas på cellmodeller och datorsimuleringar som alternativ till de traditionella djurtesterna. 20
Doping inom idrotten och samhället - analysmetoder och risker Magnus Ericsson Dopinglaboratoriet, Karolinska sjukhuset I Stockholm finns ett av World Anti Doping Agency (WADA) godkänt analyslaboratorie. WADA är ett världsomspännande organ som bestämmer vad som är förbjudet inom olympiska idrotter och alla länder som vill vara med och tävla i olympiska spelen har också skrivit på för att följa WADAs regler och förordningar. Detta betyder att dessa länder skall bedriva ett nationellt antidopingarbete som syftar till att eliminera fusk och främja hälsan. Totalt i världen är det endast 33 laboratorier som har WADAs medgivande att utföra analyser av idrottsprover. Analyserna utförs till stor del med hjälp av instrumentella tekniker och dominerande är kromatografi med masspektrometrisk detektion. Både inom idrotten och i övriga samhället är det doping med anabola androgena steroider (AAS) som är det dopingmedel som konsumeras mest. De positiva effekterna av AAS är uppenbara med ökad muskel massa men det är också detta som gör att dessa substanser anses vara fusk. De negativa effekterna är många, nämnas kan psykiska bieffekter så som aggressivitet, beroende, depression och panikångest. Bland de fysiska bieffekterna kan nämnas akne, potens (ökad och minskad), gynekomasti (brösttillväxt), testikelatrofi (förminskade testiklar), ödem (svullnad pga. vätskeansamling i vävnader) och håravfall. Olika former av kosttillskott är populärt bland eliten och motionärer. Kosttillskott medför en stor risk för framförallt elitidrottare. Chansen att förbjudna substanser förekommer i preparaten är stor. Tillverkningen av kosttillskott är sällan kontrollerade och det som står på innehållsförteckningen stämmer många gånger inte med verkligheten. Detta betyder att det också kan vara direkt hälsofarligt för gemene man. Det finns flera exempel med så kallade preworkouts som innehåller olika former av stimulantia, t.ex. olika amfetaminderivat. En person som tar detta, tävlar och blir dopingtestad riskera att bli avstängd. Samma risker finns med preparat köpta på svarta marknaden. Köper man AAS eller andra preparat på nätet så är chansen stor att det är kontaminerat med många substanser då framställningen av dessa tabletter och injektionspreparat är långt ifrån en kontrollerad läkemedelstillverkning. Dessutom förekommer många preparat som visserligen kan ha en t.ex. god anabol effekt men som visat sig direkt farliga vid respektive läkemedelsutveckling med cancer och andra livshotande bieffekter som följd. Sådana läkemedelssubstanser klarar sig aldrig igenom en normal läkemedelsutveckling utan förkastas på vägen. Detta hindrar dock inte att de dyker upp på den svarta marknaden och säljs helt utan varning eller ansvar. Referenser www.wada-ama.org www.dopingjouren.se www.doping.chuv.ch/en/lad_home/lad-prestations-laboratoire.htm 21
Molekylära Robotar Olof Ramström Kungliga tekniska högskolan Robotar på makroskopisk nivå finns nästan överallt och blir bara mer och mer avancerade, men går det att tillverka molekylära robotar? Hur fungerar de i så fall och vad skall man ha dem till? Det är några av de frågor som den här presentationen skall försöka belysa och i någon mån besvara. En robot kan i princip definieras som en maskinliknande enhet som kan utföra en serie handlingar utifrån en instruktion. Helst då också en instruktion som utformats av människan så att inte maskinerna tar överhanden! Handlingarna kan onekligen vara mer eller mindre komplicerade, men tanken är som regel är roboten skall kunna utföra nyttigt arbete i människans tjänst - som en slags konstgjord slavarbetare. Alltsedan människan började bygga egentliga maskiner av olika typ, har hon sannolikt också funderat över hur de kan automatiseras och kanske göras människoliknande. De första beskrivna robotarna var just sådana antropomorfa maskiner som såg ut och uppförde sig i någon mån som människor. Den utvecklingen har fortsatt och i dagsläget finns också människoliknande robotar av olika typ. Annars tar användbara robotar snarare andra former, t ex de som använts under lång tid i verkstadsindustrin. Robotar av molekylär storlek är troligen något svårare att föreställa sig. Klart är dock att storleken inte är något hinder för människans strävan att bryta ny mark. I princip kan utvecklingen ske genom miniatyrisering av större robotar till mindre och mindre enheter, men en mer direkt väg är genom konstruktion av robotarna från de minsta beståndsdelarna - dvs från atomer och molekyler. Detta tillvägagångssätt ställer dock stora krav på förmågan att bygga komplementära, komplexa molekyler och få dem att fungera tillsammans. Som jämförelse är annars Naturen full av robotliknande system och praktiskt taget alla processer i levande organismer sker efter någon slags instruktion eller möjligen genom direkt anpassning efter yttre påverkan. Dessa system kan likna robotar men är inte detta i egentlig mening eftersom dessa behöver vara konstgjorda. Icke desto mindre kan de förstås kittla vår nyfikenhet och insipirera oss till att använda både liknande byggstenar och principer för att konstruera artificella system. I denna korta presentation kommer dessa frågeställningar och principer att tas upp, med förhoppningen att något belysa möjligheterna kring molekylär robotik. Not a robot! (Slightly anthropomorphic, tho!) 22
Hur kemister förbättrar världenerik Lindahl Anette Larsson Chalmers tekniska högskola När vi ser på den värld vi lever i, med miljöförstöringar, klimatförändringar, sjukdomar, svält, brist på energi och vatten, kan man bli lite deprimerad. Det är då jag tänker TACK OCH LOV att det finns kemister! Inte så att jag tror att kemister kan själva rädda världen, men vi kan definitivt bidra till en bättre värld. I en undersökning inom alla Eu:s länder rankades dessa som de största utmaningarna som folk vill skall lösas: 1. Fattigdom, brist på mat och dricksvatten 2. Klimatförändringar 3. Den ekonomiska situationen 4. Internationell terrorism 5. Tillgång på energi 6. Den globalt växande befolkningen 7. Spridning av infektionssjukdomar 8. Beväpnade konfliketer 9. Spridning av kärnvapen 10. Att folk inte vet vilken utmaning som är störst http://www.businessinsider.com/the-10-biggest-problems-in-the-world-according-to-the-eu-2011-10?op=1 Alla dessa utmaningar kan kanske inte kemister lösa, men det är viktigt att vi gör något. Under den kommande föreläsningen kommer jag att visa på exempel från min forskargrupp vad man kan göra för att: rena arsenikförorenat vatten, använda förnyelsebara råvaror som bromsar växthuseffekten genom att minska koldioxidutsläppen och minska biverkningarna när man tar mediciner. Inte så att detta löser alla problem, men resultaten av forskningen gör i alla fall världen till en lite bättre värld att leva i. I slutändan måste vi alla hjälpas åt, och en sak är säkert, att utan er och era kunskaper blir världen en sämre plats att leva på! 23
Lärarsamlingen 2014: Vad är kemi? Lennart Sjölin Göteborgs universitet Jag träffar då och då människor i bekantskapskretsen eller träffar journalister i mitt yrke som direkt, när de får veta att jag sysslar med kemi, ställer den oundvikliga frågan: Vad är kemi? Första gången blir du tagen på sängen och svarar det är ju allting! och det är jätteintressant och spännande! Fast det svaret duger inte. Då går du till källorna (Wikipedia) för att få vägledning. Där står det: Kemi är en naturvetenskap som studerar materia och de förändringar den kan genomgå. Läran om materia behandlas även inom fysiken, men då oftast fundamentalt. Kemi studerar materia mer specifikt, och då särskilt dess sammansättning, uppträdande, struktur och egenskaper, såväl som de ändringar den genomgår vid kemiska reaktioner. Kemin undersöker olika typer av atomer, joner, molekyler, kristaller och andra tillstånd av materia, antingen för sig eller i kombination, vilka involverar begreppen energi och entropi i relation till spontaniteten hos kemiska processer. Så här kan man ju inte heller svara fast definitionen är hyggligt korrekt, ett alldeles för torrt svar men vad är kemi?? Jag tänkte göra en liten sväng som sträcker sig från Big Bang till Arrhenius, Nobel, några av Nobelprisen, blivande Nobelpris (?) samt avsluta med att köra en minibil som går på vätgas producerat i en tankstation med vatten som råvara. Vet vi sedan vad kemi är? 24
Varför dunstar vi inte bort? Om hudens fysikaliska kemi Emma Sparr Lunds universitet Enkelt sett är människan en 37-gradig vattenrik kropp i en torr omgivning. Trots detta så dunstar vi inte bort! För detta kan vi tacka den barriär som utgörs av det allra översta lagret av vår hud, hornlagret. Huden är dock inte helt tät, och dess barriäregenskaper regleras av förändringar i omgivningen. En ökad förståelse av hur detta sker är av stor vikt för att till exempel utveckla läkemedel som kan tas upp genom huden och för att hindra miljögifter från att tränga in. Huden påverkas av sin omgivning! Huden är ett av våra största organ och den är ett fantastiskt exempel på en barriär som reglerar transport av olika sorters molekyler mellan två miljöer med vitt skilda egenskaper vår omgivning och det inre av vår kropp. Den yttre miljön som omger huden kan förändras ganska drastiskt, vilket också påverkar hur olika molekyler transporteras i huden. Betänk vilka skillnader i fuktighet och temperatur huden upplever när vi från en varm och kanske lite svettig säng, stiger upp i en sval lägenhet med ganska torr luft, varefter vi tar en het dusch och slutligen traskar ut en kall och torr vintermorgon. Alla dessa förändringar påverkar huden och dess barriäregenskaper. Hela tiden förändras transporten av molekyler i huden på grund av att förhållandena förändras i omgivningen. För att kunna förstå hur hudens barriär fungerar och hur denna kan modifieras, så bör man se på huden med de molekylära glasögonen och försöka förstå hur hudens molekyler växelverkar med varandra och med gästmolekyler samt hur dessa molekyler rör sig och hur de under olika förhållanden organiserar sig. Varför dunstar vi inte bort en torr dag? Det översta tunna lagret av huden kallas hornlagret. Detta tunna, döda och torra lager är livsnödvändigt då det utgör den barriär som skyddar oss mot uttorkning och mot kemikalier i vår omgivning. I en raffinerad barriär, såsom huden, kan förändringar i omgivningen styra barriärens egenskaper. Ett exempel på detta är att det är lättare för de allra flesta molekyler att penetrera huden då denna befinner sig i en fuktig omgivning än då den befinner sig i en torr omgivning. Den här typen av svarande beteende kan man förklara med att vattnet kan förändra hudens molekylära struktur och på så sätt reglera om den ska vara mer eller mindre genomsläppbar. Att huden uppvisar denna typ av svarande beteende har praktiska konsekvenser i det att man till exempel kan få in mer läkemedel i kroppen om huden är fuktig. Omvänt så blir det svårare för olika substanser att ta sig igenom huden om omgivningen är torr. Detta kan förklara att vi inte dunstar bort när vi går ut en torr dag. 25
Varför dunstar vi inte bort? Om hudens fysikaliska kemi Emma Sparr Lunds universitet Vad händer när vi smörjer in oss? Generellt kan man säga att det är mycket svårt för de flesta molekyler att ta sig in huden, vilket precis är förutsättningen för en bra barriär. Samtidigt så önskar vi när vi smörjer in oss, att vitaminerna och de återfuktande ämnena i hudkrämen ska ta sig in i huden. UV-filtret i solskyddskrämen skall dock helst inte ta sig hela vägen in, bara lägga sig i ytan och helst inte sköljas iväg eller ruggas bort när vi torkar oss. För många av de salvor och krämer som vi smörjer in oss med har någon ställt sig frågorna: Vad tar sig igenom huden? Vad ska ta sig igenom? Vad ska inte ta sig igenom? och Hur kan man göra för att påverka detta? Läkemedelsindustrin har stort intresse för att skapa läkemedel som kan appliceras på huden i en salva eller ett plåster istället för att injiceras eller tas i en tablett. Detta har många fördelar i det att man undviker smärta, man kan också rikta läkemedlet mot den del av kroppen där det behövs. För att upptaget av läkemedlet ska vara effektivt så söker man sätt att påverka hudens barriäregenskaper så att substansen faktiskt kan ta sig igenom. Sådana förändringar kan åstadkommas på flera olika sätt, till exempel genom att man tillsätter olika hjälpmolekyler som går in och öppnar upp barriären medan läkemedlet passerar. Man kan säga att man tillfälligt förändrar hudens molekylära struktur och reglerar på så sätt dess genomsläppbarhet. Hur påverkas huden av mjukgörande substanser / moisterizers? Alla som har tagit ett bad vet att huden kan svälla upp, speciellt i handflatorna. Förklaringen till detta är enkel och ligger i att omgivningen förändras och huden anpassar sig till den nya situationen och tar upp mer vatten. När vi stiger upp ur badet så försvinner vattnet från huden efter ett tag. Därefter smörjer vi kanske in oss med en fuktgivande kräm. Hudkrämen innehåller substanser som kan hjälpa huden att bli smidig och mjuk. Detta är inte nödvändigtvis detsamma som fuktgivande. Att tillföra vatten till huden, vilket vi gör när vi antar russinkaraktär i badkaret, är sannolikt inte lösningen på hur vi ska undvika torr hud. Det finns alltså lite av en motsägelse i den bild av fuktgivande krämer som reklamen ger oss. En vanlig komponent i många återfuktande hudkrämer är Carbamide. Inom kemin är det etablerade namnet för denna substans urea, det vill säga samma ämne som också utsöndras från kroppen i vår urin. Urea har visat sig effektivt kunna göra huden smidig och förhindra sprickbildning. Urea finns även naturligt i huden hos de flesta människor. Avsaknad av naturlig urea i huden är associerat med ett antal olika hudsjukdomar. Vad gör då urea och andra liknande molekyler med huden? När vatten försvinner från huden så kan urea rycka in och axla vattnets roll. Detta är inte detsamma som att dra med sig vatten in i huden. Urea, liksom flera tusen andra små molekyler, har egenskapen att den inte dunstar bort utan finns kvar i huden även under torra förhållanden. I huden har urea förmågan att spela vattnets roll och därför upplevs inte uttorkad hud som torr, även om den innehåller mindre vatten. Dessa och andra liknande frågor kommer jag att diskutera i mitt föredrag som handlar om hudens fysikaliska kemi. 26
Godmorgon Skogen Mikael Hannus Stora Enso 27
Nanoporösa material Sara Frykstrand Introduktion En nanometer är 10-9 meter, det vill säga en miljardels meter eller cirka 10 atomer på rad. Med så små material uppstår speciella fenomen och materialen får så kallade nanoegenskaper. Det är dessa egenskaper som man vill utnyttja inom nanoteknologin, där man försöker skräddarsy material för att få de egenskaper som man vill ha. I början så kallades faktiskt nanoteknologi för atomslöjd. Det brukar sägas att nanoteknologin föddes den andra december 1959 när den amerikanska fysikern Richard Feynman höll ett berömt tal med titeln There s plenty of room at the bottom där han diskuterade hur man kan manipulera individuella atomer för att skräddarsy material, det vill säga bygga upp material atom för atom för att styra egenskaperna hos materialet. Sedan Feynmans tal har nanoteknologin exploderat och det utvecklas ständigt nya tillverknings- och analysmetoder för att tillverka material med nanodimensioner, som exempel kan nämnas utvecklingen av nya sätt att tillverka nanotunna filmer för att få en yta med speciella egenskaper samt nya och bättre mikroskop för kunna se nanopartiklar Att arbeta med nanoteknologi betyder alltså inte nödvändigtvis att man arbetar med nanopartiklar, även om det såklart också förekommer, utan snarare att man arbetar med att skräddarsy material för att få önskade egenskaper eller att man arbetar med att undersöka de speciella egenskaper som nanomaterial får. Nanomaterial kan vara alltifrån nanopartiklar till tunna filmer (ytbeläggningar) till mikrometer stora partiklar med nanostora hål inuti. och kemi till informationsteknik och materialvetenskap. Förutom ett stort genomslag inom den akademiska forskningen så finns även exempel ifrån nanoteknologin i vår vardag som till exempel i våra träningskläder i form av silvernanopartiklar för att hålla svettlukten borta, i solkrämer där nanopartiklar av titandioxid skyddar huden ifrån solen, i vissa typer av solceller som består av nano-tunna filmer eller i förpackningar där det finns nanopartiklar av kiseldioxid som håller det torrt. Nanomaterial Nanomaterial definieras som material där minst en dimension är mellan 1 och 100 nanometer, storlekar mindre än 1 nanometer brukar inte anses vara partiklar utan bara enskilda atomer och molekyler. En bild på guldnanopartiklar finns i figur 1, där är partiklarna cirka 20 nm i diameter. När partiklarna är så små som i figur 1 går de inte att se med ögat och inte heller med ett vanligt ljusoptiskt mikroskop. Det beror på att i ett vanligt ljusmikroskop så använder man synligt ljus för att titta och upplösningen begränsas därför av våglängden på det synliga spektrumet, som är cirka 390 till 770 nanometer. Bilden i figur 1 är istället tagen med ett så kallat transmissionselektronmikroskop som använder elektroner istället för ljus, eftersom elektroner kan ha mycket kortare våglängd än ljus vilket gör att man kan se saker ner till enskilda atomer. Ett exempel på ett tidigt genombrott inom nanoteknologin är upptäckten utav fullerener ( kolfotbollar ) och kolnanorör i början av 1980- talet, alltså nanopartiklar av kol som har olika form. Idag finns nanoteknologin i princip inom alla vetenskapliga discipliner, allt ifrån bioteknik 28 Figur 1 Transmisionselektronmikrografi av guldnanopartiklar.
När partiklarna är så små som i figur 1 beter det sig annorlunda än vanligt guld, så kallat bulkmaterial, de får till exempel annan färg eftersom de är så små och därför interagerar med ljus på ett annat sätt. Detta eftersom diametern på partiklarna är kortare än våglängden för ljus. Nanopartiklar kan även få andra magnetiska och elektriska egenskaper jämfört med bulkmaterial. Det som förklarar många av de speciella fenomen som uppkommer hos nanomaterial är att andel atomer på ytan jämfört med atomer inuti materialet. Detta illustreras i figur 2 där en kvadrat har delats upp ett flertal gånger, volymen är densamma men ytan ökar för varje uppdelning. Alltså finns det många fler ytatomer i ett nanomaterial än i ett bulkmaterial även om volymen är den samma. Ett annat sätt för att få mycket yta i ett material är att, istället för att göra mindre bitar, göra ett stort antal små hål i materialet, hålen brukar kallas för porer. Detta illustreras i figur 3 där en solid partikel syns till vänster medan till höger i bilden är samma partikel men nu med massor av porer. Porerna gör att det finns fler ytatomer som kan regera med omgivningen och partikeln till höger är därför mer reaktiv än den solida partikeln till vänster i bilden. Figur 3 Till vänster en partikel utan porer. Till höger en partikel med porer. Den porösa partikeln har en betydligt större yta vilket gör att till exempel fler reaktioner kan ske på ytan samtidigt. Figur 2 Illustration av hur andel yta ökar när storleken minskas. En kvadrat har delats upp i mindre delar. volymen är den samma men ytan ökar för varje delning. Atomer på ytan saknar atomer ovanför sig vilket gör att de är mer benägna att regera med sin omgivning eftersom reaktioner sker på ytan av ett material. Detta innebär i sin tur att ett nanomaterial, där andelen ytatomer alltså är hög, är mer benäget att regera med sin omgivning och kan till exempel användas i katalysatorer, i filter eller i sensorer. Om materialet är nanoporöst så innebär det att porerna är mellan 1-100 nanometer medan partikeln i sig själv kan vara mycket större, det är alltså porerna som är det intressanta. Idag finns det mycket forskning kring sådana porösa material både hur de tillverkas och styrs, det vill säga hur man kan kontrollera storleken på porerna och vilka atomer eller molekyler som sitter på ytan på porväggarna, men även kring deras potentiella användningsområden. Det finns exempel på porösa material som kan användas som katalysatorer, för adsorption, separation, läkemedelsleverans och andra biomedicinska tillämpningar. Nanoporösa material Figur 4 Illustration av storleken på nanomaterial jämfört med vissa biologiska strukturer 29