Header-betalogo
Ad-vert
Rare_earth_elements

Lösningen på råvarukrisen närmare

Publicerad | Börje Johansson

Sällsynta jordartsmetaller, en kritisk komponent i högteknologiska tillämpningar som batterier, magneter, solceller, lågenergilampor och optiska fibrer, har blivit en bristvara. Nu har forskare vid KTH och Uppsala universitet kommit ett steg närmare en situation där betydligt vanligare metaller på sikt kan ersätta de sällsynta och mycket dyra jordartsmetallerna.

Kina, som idag i praktiken är världens enda producent av sällsynta jordartsmetaller, har låtit meddela att man kommer att strypa exporten och därmed tillgången av dessa ämnen. Kinas beslut är mycket bekymmersamt enligt Börje Johansson, professor i teoretisk materialvetenskap vid KTH och Uppsala universitet, eftersom det finns ett stort antal olika högteknologiska tillämpningar vars existens avgörs av dessa sällsynta jordartsmetaller.

Nu har emellertid en grupp forskare vid KTH och Uppsala universitet tillsammans med synkrotronljusforskare i Grenoble i Frankrike gjort framsteg som i förlängningen kan betyda att man kommit ett steg närmare en situation där världen inte längre är lika beroende av Kinas export av de sällsynta jordartsmetallerna. Detta genom att studera grundämnet cerium, som bland annat används i bilkatalysatorer för avgasrening.

Med den vunna förståelsen av ceriums uppträdande kan man nu på ett bättre sätt försöka identifiera andra materialsystem med jämförbara egenskaper som skulle kunna tänkas ersätta cerium i olika komponenter.

Inom en överskådlig framtid är det inte alls otroligt att metaller som platina och guld kommer kunna vara nya element i högteknologiska tillämpningar, även om det kanske inte är just cerium de kommer att ersätta.

Det har sedan länge varit känt att om ceriummetallen utsätts för ett yttre tryck sker plötsligt en volymkollaps med 15 procent, vilket är helt unikt för att vara en fasförändring i en metall. Genom att förstå vad som i detalj händer i ceriummetallen kan man därmed underlätta möjligheterna att finna nya applikationer.

Jag har tidigare lagt fram en modell för vad denna volymkollaps kan bero på. De så kallade 4f-elektronerna kan under tryck plötsligt bli metalliska och därmed hjälpa till att binda ihop atomerna. Denna extra nya bindning är orsaken till volymkollapsen. Förra året lyckades forskargruppen verifiera denna modell genom att mäta experimentellt hur atomerna vibrerar i den kollapsade cerium-fasen (betecknad a i figuren intill) och därefter jämföra resultaten med teoretiska beräkningar.

Forskargruppen har nu gått vidare och undersökt atomvibrationerna i cerium-metallen under ännu lite högre tryck. Då uppnås nämligen en ny kristallfas, kallad a´, där ceriumatomerna arrangerar sig i en unik struktur som under normala förhållanden endast uppträder i metallen uran bland grundelementen. Det intressanta är att atomernas vibrationer är mycket speciella i denna fas, men att de i detalj kan förklaras med modellen där 4f elektronerna är metalliska. Faktiskt är det också så att även uranmetallen själv uppvisar samma typ av anomala atomvibrationer, vilket ytterligare stöttar bilden med metalliska 4f elektroner i cerium under tryck.

Resultaten har precis presenteras i The Physical Review Letters. Studien har finansierats av bland andra European Research Council (ERC senior grant), Vetenskapsrådet och Wennergrenstiftelsen.

Börje Johansson
Institutionen för materialvetenskap vid KTH

 

111f742cae66ff847a64c372520a7512

Kommentatör

Börje Johansson

(1 artiklar)

0 KOMMENTARER

Kommentera artikeln

Du måste logga in för att använda detta verktyg!

Swedavia utlyser innovationstävling

INNOVATION Swedavia välkomnar svenska och internationella deltagare att dela sina lösningar för markbuller på Bromma Stockholm Airport i innovationstävlingen Swedavia Airport Innovation Challenge 2014. 0

Publicerad 267 dagar sedan | Linn Westerberg

Hur kan Sverige åter bli en forskningsnation av högsta rang?

INNOVATION I dagens DN publiceras akademiens debattartikel om Sveriges allt svagare position inom genombrottsforskningen. Akademien är positiv till den liggande forsknings- och innovationspolitiska propositionen 0

Publicerad 691 dagar sedan | Anna Moberg

Robotarna, ersättare eller partners?

INNOVATION Robotikens snabba utveckling ställer oss inför två val när produktionen flyttar tillbaka till Sverige. Ska robotarna slå ut alltfler arbetstillfällen eller leda till en revolutionerande utveckling för 0

Publicerad | Waldemar Ingdahl

Bra att life science lyfts fram

INNOVATION Regeringen, med Jan Björklund i spetsen, satsar rejält på grundforskning. Regeringen underlättar också att grundforskningen kan omsättas kommersiellt, t ex genom att öka bidrag till forskningssamarbet 500

Publicerad | Karina Eskilsson

Rätt att premiera upptäckter kring stamcellsforskning

INNOVATION Stiftelsen Forska!Sverige välkomnar årets val av Nobelpristagare i medicin. Det sker snabba och viktiga framsteg inom medicinsk forskning även i Sverige, men stiftelsen poängterar att det krävs ett ök 0

Publicerad | Anna Nilsson Vindefjärd

Affärsplan för Sverige med en punkt för lite

INNOVATION I måndags lanserade Stefan Löfven socialdemokraternas fem viktiga initiativ för att Sverige skulle kunna vända utvecklingen och gå mot en bättre framtid. Det är väl bra att oppositionen nu börjar lans 0

Publicerad | Jimmy Wilhelmsson

Ökad samverkan och kreativitet är nyckeln till förbättrat innovationsklimat

INNOVATION I Sverige är vi överlag duktiga på att skapa innovationsklimat i våra företag men också hitta sätt för att stärka vår konkurrenskraft. Annie Lööf och Charlotte Brogren har skrivit en bra debattartikel 0

Publicerad | Carolina Johansson

Staten måste satsa mer på ideella rådgivare

INNOVATION Sverige ligger inte i topp vad gäller entreprenörskapsnivåerna. En omfördelning av statligt stöd måste nu ske så att de ideella rådgivarorganisationernas kompetens bättre tas till vara. Därför har ett 0

Publicerad | Malin_Mohr

Focus on innovation not infrastructure

INNOVATION Businesses traditionally have had to spend large amounts of capital on IT infrastructure. Thousands of companies have built data centers filled with servers, storage, networking, cooling, security--an 0

Publicerad | Melanie Gonglach

Debatten om kunskapsinnovation handlar om ändrad självbild

INNOVATION ”Att förändras är lika smärtsamt som att frysa fast händerna i ett räcke och inte komma loss. Beslutet att slita loss dem vill man helst att någon annan ska ta åt en”. Citatet ovan är från an av Sve 1

Publicerad | Pontus Schultz

!TD Nyhetsbrev

Fyll i din mailadress ovan för att ta del av Teknikdebatts nyhetsbrev. Vi lämnar inte ut mailadresser vidare.

Het debatt

Energieffektivisering i praktiken

För att nå EUs 20-20-20-mål måste vi drastiskt minska fastigheters energianvändning. Men hur skall det gå till? Exempelvis debatteras frågan...

Ad-horiz

Senaste inlagda debatter

Tävling hjälper Allmännyttan att renovera miljösmartare

Bransch- och intresseorganisationen SABO bjuder in till en tävling i...

Swedavia utlyser innovationstävling

Swedavia välkomnar svenska och internationella deltagare att dela sina lösningar...

Vem skall ha inflytande på medicinsk forskning och behandlingar?

Inbjudan till enkätundersökningen: ”Nya möjligheter till delaktighet och medicinska behandlingar”...

Energieffektivisering i praktiken

För att nå EUs 20-20-20-mål måste vi drastiskt minska fastigheters...

Borås järnvägsituation typisk

Tillståndet för järnvägsförbindelserna till Borås är typiskt för en stor...