Kvasikristaller kan bli batterier i Uppsala
2011 års Nobelpris i kemi gick till kvasikristallernas upptäckare Dan Shechtman. Vid Uppsala universitet samarbetar kristallografen Cesar Pay Gómez med forskare från andra fält för att undersöka om det är möjligt att lagra vätgas i kvasikristaller.
Kvasikristallerna har egentligen fått ett ganska olyckligt namn, menar Cesar Pay Gómez, forskarassistent vid institutionen för materialkemi. Tankarna går till kvasivetenskap eller kristaller som på något sätt inte är helt riktiga.
– Kvasikristall är per definition en kristall. Men än idag kan artiklar och uppslagsverk beskriva kvasikristall som något mitt emellan kristall och material med oordnade strukturer. Helt fel. Kvasikristall är inget mitt emellan – det är en kristall, säger Cesar Pay Gómez.
Än så länge är det inte så många som forskar om kvasikristaller. Vid Uppsala universitet är det Cesar Pay Gómez och hans doktorand Girma Gebresenbut. I resten av Sverige finns ytterligare 6-7 forskare, inklusive forskarstudenter. Att fältet är så litet innebär att de flesta känner varandra, även internationellt.
Själv forskade Pay Gómez i Japan innan han kom till Uppsala. Att han hamnade där berodde på att en forskargrupp där hittade kvasikristaller i de system med sällsynta jordartsmetaller och kadmium han då studerade. Cesar Pay Gómez började också forska på kvasikristaller, trots att han tidigare undvikt området eftersom han tyckte det verkade vara för svårt.
Den stora utmaningen är att lista ut var atomerna i kvasikristallerna sitter. Cesar Pay Gómez låter egna kristaller växa i laboratorium, bestrålar dem med röntgenstrålar och analyserar de diffraktionsmönster som uppkommer.
Men eftersom kvasikristallens atomer inte upprepar sig periodiskt kan man inte använda sig av traditionell kristallografi. I stället används högdimensionell kristallografi som gör kvasikristallerna periodiska. Då kan traditionella metoder användas igen – om de anpassas till flera dimensioner.
- Alla egenskaper för alla material har att göra med deras struktur. Ett mål är att ta fram nya material med nya strukturer och egenskaper som man kan skräddarsy utefter vad man behöver, berättar Cesar Pay Gómez.
Vid Uppsala universitet finns många framstående batteriforskare. I ett samarbete med några av dessa försöker Cesar Pay Gómez ta reda på om det är möjligt att lagra vätgas i kvasikristaller. Tekniken är tänkt att kunna användas i hydridbatterier och bränsleceller.
Enligt Cesar Pay Gómez finns det också goda skäl att tro att kvasikristaller skulle kunna fungera som termoelektriska material. Sådana material kan omvandla spillvärme till elektrisk ström. Till exempel skulle värmen från en bilmotor kunna återanvändas som elektrisk ström.
Linda Koffmar