Undersøgelser med neutroner afgør videnskabelig strid om strukturen af ​​fluor

I tandpasta, Teflon, LED'er og medicin, elementært fluor viser sin værdi, men det er meget giftigt. Forsøg på at bestemme krystalstrukturen af ​​fast fluor ved hjælp af røntgenstråler endte med eksplosioner for 50 år siden. Et forskerhold har nu klarlagt den faktiske struktur af fluor ved hjælp af neutroner fra Heinz Maier Leibnitz Research Neutron Source (FRM II).

I det første forsøg på at bestemme de atomare afstande af fast fluor i 1968, et forskerhold i USA brugte røntgenstråler. En svær opgave, fordi fluor først bliver fast ved omkring minus 220 °C. Og nedkøling af det aggressive element resulterede i eksplosioner. Nobelpristageren Linus Pauling var skeptisk over for resultaterne, og i 1970, foreslået en alternativ strukturel model uden at levere det eksperimentelle bevis. I 50 år, ingen anden kemiker vovede at påtage sig den delikate opgave.

Brug af neutroner fra Heinz Maier-Leibnitz Research Neutron Source i Garching, videnskabsmænd fra universitetet i Marburg, det tekniske universitet i München (TUM) og Aalto-universitetet i Finland har nu endelig belyst strukturen.

Neutroner - de ideelle sonder

Neutroner er særligt velegnede til at lokalisere fluoratomer med høj præcision. Da de kan trænge igennem selv tykvæggede prøvebeholdere, neutroner var den foretrukne metode for professor Florian Kraus og hans team i Marburg. De brugte pulverdiffraktometeret SPODI ved FRM II sammen med TUM-forskeren Dr. Markus Hölzel og hans kolleger.

Til deres undersøgelser, forskerne implementerede et særligt måleopsætning til at studere fluor ved meget lave temperaturer. Til denne ende, de anvendte materialer, der er særligt modstandsdygtige over for fluor og sikrer sikker håndtering.

"Ekstremt præcise målinger med neutroner er vigtige for at lette beregninger til en lang række applikationer, " siger Florian Kraus. "For andre elementer, højpræcisions krystalstrukturer har været tilgængelige i årevis. Krystalstrukturen af ​​oxygen, for eksempel, er blevet undersøgt 35 gange og kulstof 108 gange."

Men fluor er også en væsentlig del af hverdagen. Blandt andet, fluorider bruges som tilsætningsstoffer til tandpasta. De bruges i LED-pærer til at gøre det kolde LED-lys til en varm hvid. Fluorforbindelser tilsættes også til mange lægemidler for at øge deres effektivitet.

Neutronmålinger bekræfter nobelprisvinderens mistanker

Selvom resultaterne af målingerne fra 1960'erne ikke var præcise, Florian Kraus var ikke desto mindre ret overrasket over den store forskel:"Ved brug af neutronmålinger, vi var i stand til at opgøre atomafstanden 70 procent mere nøjagtigt, " siger kemikeren. "Og krystalstrukturen viser, at nobelpristageren Linus Pauling var spot on med sine tvivl."