Videnskabens oversete mellemtrin

Der er noget befriende over forskere, der kigger der, hvor alle andre har fraset.

Her er pointen: Når vi skaber nye materialer, fokuserer forskerne typisk på to ting — starten og slutningen. Hvad du putter i, og hvad du ender med. Men en ny undersøgelse viser, at vi har overset noget kæmpestort ved at ignorere alt det midterste.

Det glemte mellemtrin

Tænk på det som at bage brød. Du er optaget af mel og vand, og så af den færdige, lækre lofform. Men hvad med det øjeblik, hvor det bare er... dej? Det der midterste stadie? Det viser sig, at de korte mellemliggende stadier i materialeforskning måske gemmer på nogle helt utrolige hemmeligheder.

Forskere fra University of Warwick og University of Birmingham besluttede sig for at holde øje med præcis de mellemliggende stadier. De brugte specialdesignet molekyler kaldet "single-source precursors" — tænk på dem som små byggeklodser, der allerede indeholder alt, hvad der skal til for at skabe et materiale. Derefter observerede de, hvad der skete, når de opvarmede molekylerne, og dokumenterede omhyggeligt hvert eneste skridt i forvandlingen.

Det, de fandt? En hel bunke materialer, som ingen vidste eksisterede.

En ny type bismuth vanadat

Én opdagelse fangede særligt min opmærksomhed: noget der hedder β-BiVO4. Det er en ny form for bismuth vanadat, som allerede er ret populært i forskning om ren energi. Den almindelige version har en nyttig egenskab, der gør den god til at absorbere sollys og spalte vand til ren brint.

Men denne nyopdagede form? Den har en anden atomar opbygning og en markant større "båndgap" — altså hvordan den interagerer med lys. Det lyder måske som en ulempe, men her bliver det spændende: De forskelle kunne faktisk hjælpe forskere med at finjustere materialer til specifikke formål. Det er ligesom at opdage, at du har flere knapper at dreje på, end du troede.

Kan det give bedre batterier?

Her bliver min indre teknernd for alvor begejstret. Under deres eksperimenter opdagede forskerne også, at nogle af disse mellemliggende materialer var fremragende til at lagre lithium. Lithium er som bekendt nøgleingrediensen i genopladelige batterier.

Nu siger jeg ikke, at vi står til at få telefoner, der holder i uger (okay, det ville være rart). Men denne opdagelse kan bidrage til næste generations batteriteknologi. Og ærligt talt? Efter år med at høre om "gennembrud i batteriteknologi," der altid er ti år væk, tager jeg gerne enhver lovende ny ledetråd.

Hvordan så de det, alle andre missede?

Forskerne brugte nogle ret sofistikerede værktøjer til at observere disse normalt usynlige stadier: faststof-NMR-spektroskopi, røntgendiffraktion og noget der hedder pair distribution function-analyse. Kort sagt: De kastede alle de avancerede teknikker, de havde, efter problemet for at fange materialerne på fersk gerning.

Deres resultater afslørede også noget vigtigt: Udgangsmolekylet og hvordan det nedbrydes, påvirker faktisk hvilke mellemliggende materialer der dannes. Det betyder, at forskere måske kan konstruere præcis hvilke skjulte materialer der dukker op, ved at vælge forskellige udgangspunkter.

Hvorfor det betyder noget

Dr. Dominik Kubicki fra University of Birmingham udtrykte det pænt: Disse mellemliggende materialer er ikke bare mellemstationer — de kan have nyttige egenskaber i sig selv.

Det er ret gennemgribende tankegang. I årtier har forskere spillet kapløb om at opdage nye materialer og behandlet ofte mellemliggende faser som korte, ligegyldige pitstop. Men denne forskning tyder på, at vi er gået forbi en guldgrube af uopdagede forbindelser hver eneste gang, vi har syntetiseret noget nyt.

Dr. Sebastian Pike fra University of Warwick var en del af holdet, og han indrømmer, at de ikke vidste præcis, hvad de ville finde. "Vi var sikre på, at der ville være noget interessant og ukendt i de mellemliggende faser," sagde han. "Vi var ellevilde over at opdage, at nogle af dem kunne have praktiske anvendelser, allerede fra de første eksperimenter."

Det store billede

Jeg ved godt, det her måske lyder lidt teknisk og langt fra hverdagen. Men her er hvorfor jeg ærligt talt er begejstret: Vi lever i en tid, hvor vi desperat har brug for bedre batterier, mere effektiv solcelle-teknologi og renere måder at producere energi på. Hvert nyt materiale, vi opdager, er en potentiel brik i puslespillet, der hjælper os med at bevæge os væk fra fossile brændstoffer.

Og det smukke ved denne forskning? Den tyder på, at vi har overset en hel kategori af materialer. Ikke fordi de var skjult i fjerne huler eller dybe oceaner, men fordi vi bogstaveligt ikke kiggede i den rigtige retning. De mellemliggende stadier var der hele tiden, dannede sig og forsvandt foran os, mens vi holdt øjnene stift rettet mod målstregen.

Det er en ret ydmygende påmindelse, ikke? Nogle gange er de vigtigste opdagelser ikke på steder, vi ikke har været — de er på steder, vi har været for fokuseret på noget andet til at bemærke.

Forskerne anerkender, at de kun har ridset overfladen. De studerede nogle få prækursorer, men deres tilgang peger på en langt bredere mulighed. Ved nøje at kontrollere temperatur, prækursor-kemi og reaktionsveje kan der være mange flere skjulte men ekstremt nyttige materialer, der venter på at blive fundet.

Jeg holder øje med den her. Det her kan vise sig at være begyndelsen på en helt ny måde at opdage materialer til vores grønne energifremtid.

Kilder: ScienceDaily, University of Warwick, University of Birmingham