NMR-spektroskopi på leviterande droppar

Framgångsrik forskning är ofta ett resultat av ingivelser, nyfikenhet och envishet. På Chalmers har forskare genom att pröva en lite vild idé lyckats skapa banbrytande teknologi för NMR-spektroskopi för leviterande material. Tekniken ger helt nya möjligheter till detaljerad kemisk och fysikalisk analys.

Det var efter att Romain Bordes, docent i ytkemi vid Chalmers, byggt en akustisk ultraljudslevitator, som han tillsammans med kollegan Lars Evenäs, biträdande professor i ytkemi, kom på att den kunde testas i kombination med NMR-spektroskopi. Detta kunde potentiellt ge ett riktigt brett användningsområde, resonerade de.
En ultraljudslevitator kan få en vätskedroppe att stå helt stilla i luften, medan NMR-spektroskopi är en analytisk teknik för att erhålla detaljerad information på atomnivå av kemiska, spatiala, strukturella och dynamiska egenskaper. Fördelen med att studera leviterande droppar med NMR-spektroskopi är att dropparna inte påverkas av omgivande material, som ett glasrör. Analysen blir därmed mycket exakt i de fall där gränsytan med omgivande luft har betydelse.
– Det finns mycket kraftfull magnetutrustning på Chalmers och vi fick bidrag från SSF för att testa vår idé. Resultatet har blivit mycket lyckosamt, berättar Lars Evenäs.

Många utmaningar
Forskargruppen har under de tre år som forskningen pågått löst en rad utmaningar.
– Bland annat fick vi hitta ett sätt att få in levitatorn i NMR-magneten och sedan hålla vätskedroppen stabil utan att kunna se den. Alla komponenter måste vara icke-magnetiska och levitatorns stabilitet öka. Vi ville också skapa en användarvänlig teknologi med så kallad open-source hardware. När vi fick vår första anspråkslösa avbildning av en vätskedroppe var det ett stort ögonblick, säger Romain.

Redo att publicera
Forskarna har nu byggt själva apparaturen, grundligt testat och finslipat teknologin och står redo att publicera vetenskapliga artiklar. De möjliga framtida tillämpningarna är många, eftersom teknologin lämpar sig för snart sagt alla discipliner där vätskor och mjuka material studeras. Livsvetenskaperna, kemiindustrin, materialutveckling och livsmedelstillverkning är några områden.
– Vi har arbetat med simulering och strävat efter bästa design och levitatorprestanda, förklarar Romain och Lars.
– Nu är det dags för andra att också ta vid och utveckla tekniken för olika nischer och användningsområden.