Kjemiens glassmester

Ønskene er knallklare: Det periodiske systemet skal sprenges! Molekylene skal ryke! Atomene skal legges lag på lag! Uten instrumentverkstedet og glassblåseren hadde kjemikerne aldri kommet i mål.

570 GRADER: Glasskonstruksjonen til universitetets eneste glassblåser, Terje Hansen, skal brukes til å fremstille kunstige materialer.

Hver gang kjemikerne trenger spesialapparatur til eksperimentene sine, får de ikke bare hjelp av de sju fingernemme ingeniørene på instrumentverkstedet på Kjemisk institutt ved Universitetet i Oslo. Kjemikerne får også hjelp av avdelingsingeniør Terje Hansen som er en av landets svært få gjenværende tekniske glassblåsere. I førti år har han blåst kolber og glass i kjelleren i Kjemibygningen på Blindern og smeltet dem sammen til avansert apparatur for kjemiske forsøk.

Den dagen Apollon er på besøk, arbeider han med å bygge og bøye til et sinnrikt system av glass til innmaten i et apparat som skal brukes til å legge lag på lag med atomer for å fremstille kunstige materialer.

– Dette er ordentlig håndverk og skikkelig fiklejobb. Jeg må være nøyaktig. Arbeidet må utføres med stor presisjon. Gjør jeg en feil, må jeg starte forfra. Det kan ta tid, for etter hver skjøting blir spenningen så stor at glasset lett kan sprekke. For å unngå sprekkingen må glasset avspennes i ovnen, forteller Terje Hansen, mens han uten beskyttelseshansker, men med særdeles hard og herdet hud på arbeidshendene, former glasset med en gassflamme.

Flammen er på vel 570 grader. Bare småtteri for ham. For flammen må være mellom tre og fire ganger så varm når han former glass av kvarts.

– Da bruker jeg beskyttelsesbriller slik at det skarpe hvite lyset blir grønt. Ellers blir man snøblind, ler glassblåseren.

Det spesielle glassarbeidet hans blir koblet sammen med apparatur laget av syrefast stål og elektriske motstandstråder bakt inn i stålrør. Under forsøkene blir trådene opptil 700 grader varme. For å hindre at varmen sprer seg, er stålrørene isolert med stein.

– Jeg har lagt vannglass på steinen for å hindre at steinmaterialet støver. Men den største utfordringen er å lage den kanalen som frakter gass. Den må være helt tett, sier avdelingsingeniør Rune Bjørnestøl .

Postdoktor Ola Nilsen forteller at apparaturen gir forskerne en utrolig kontroll når de skal lage nye og kunstige materialer med stor presisjon.

– På denne måten kan vi lage materialer med hittil ukjente egenskaper. Da kan man for eksempel lage materialer med lysende overflater eller materialer som aldri blir skitne eller lar seg ripe, forteller Ola Nilsen, som akkurat nå jobber med å lage svært magnetfølsomme materialer. De skal brukes som magnetsensorer, blant annet i harddisker.

Grensesprengende

Professor Jon Petter Omtvedt er like avhengig av folkene på instrumentverkstedet. Han trenger dem for å utvide det periodiske systemet. Det består i dag av 116 grunnstoffer. Nå ivrer han etter å finne alle de kjemiske egenskapene til det 104. grunnstoffet, et radioaktivt stoff som blir laget kunstig i Syklotronen på Berkeley i USA. Men før amerikanerne kan kjøre eksperimentene, tester Omtvedt utstyr og kjemiske systemer ved Syklotronen ved Fysisk institutt.

– Disse supertunge grunnstoffene er viktige for å sprenge grensen til det periodiske systemet. Dette er en oppdagelsesferd på grensen i den kjemiske verden. Vi vil se hvor langt vi kan komme, forteller Omtvedt.

Og sist, men ikke minst:

– Ingen andre i verden er i stand til å finne de kjemiske egenskapene i væskefase til så kortlivede atomer som vi kan.

Ønskene hans til instrumentverkstedet er alt annet enn beskjedne. Det radioaktive stoffet blir undersøkt ved å blande sammen og separere væsker så raskt som mulig. Problemet hans er at halveringstiden til det radioaktive stoffet bare er på fire sekunder. Man må derfor gjøre unna alle de kjemiske reaksjonene på så kort tid at stoffet rekker frem til detektoren før radioaktiviteten har forsvunnet.

– For å klare dette har vi laget en mikropumpe i sentrifugen med så små kanaler og med en så rask gjennomstrømningshastighet som mulig. Mikropumpen sender kjemikalene inn i systemet. Ved å prøve og feile og finne riktige vinkler på hullene i sentrifugen, har vi funnet ut hvordan vi blir kvitt den overflødige væsken. Men det aller vanskeligste var å få de små delene i sentrifugen til å passe sammen. Her er nøyaktigheten en tusendels millimeter, forteller avdelingsingeniør Inge Mikalsen .

Delene må for all del ikke komme borti hverandre. Da blir de altfor varme ettersom sentrifugen har en hastighet på eventyrlige 40 000 omdreininger i sekundet. For å unngå vibrasjon, må sentrifugen avbalanseres. Den hjelpen får instrumentverkstedet av Forsvarets forskningsinstitutt.

Knekker molekyler

Professor Einar Uggerud forsker på hvordan bindingene i molekylene brytes og dannes. Svaret finner han ved å studere kjemiske reaksjoner på atomplan i et massespektrometer som instrumentverkstedet har laget fra bunnen av. De ioniske molekylene avbøyes i elektriske felter og blir filtrert med magneter. Da kan forskerne studere i detalj hvordan det uunngåelige bindingsbruddet skjer.

– Når man forstår denne kjemien, kan man forstå alt fra ozonlaget i atmosfæren til katalysatorer. Uten instrumentverkstedet hadde vi ikke klart oss. Så vi har hver våre styrker og svakheter, ler Einar Uggerud.

Svakheten er at ikke alle ideene fra kjemiprofessorene er like gjennomførbare.

– Ønskene overstiger ofte det praktisk mulige. Det blir ofte ikke slik som forskerne har tenkt. Men sammen med professorene laget vi skisser på enkelte ark. Så blir de overført til tegninger på PC-en, forteller leder Bjørn Dalbakk på instrumentverkstedet, med utstyr til flere millioner kroner som kan hanskes alle mulige materialer i tusendels millimeterpresisjon.

Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Kjemi Av Yngve Vogt
Publisert 1. feb. 2012 11:59
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere