I forskningsfronten inom isotop-analys med hjälp av avancerat instrument

Ifjol fick Luleå tekniska universitet 2 miljoner kronor i mål 1-bidrag för att utveckla Luleå som centrum för mätningar av grundämnen och isotoper. Ytterligare 3 miljoner kronor i år kan ses som en fortsättning.

Hjärtat i forskningsverksamheten är det avancerade instrumentet för isotopanalys som avdelningarna för tillämpad geologi och kemi fick från Kempestiftelsen för två år sedan, värt 7,2 miljoner kronor. Isotoper är atomer av samma grundämne men med olika atommassa (se faktaruta längst ner).

Det hypermoderna instrumentet finns nu i företaget Analyticas lokaler, ett nybyggt trevåningshus på Aurorum, och utgör där, tillsammans med andra instrument och provbearbetning, en unik forskningsmiljö – det modernaste laboratoriet i Europa inom grundämnesanalys. Analytica utför bestämningar av grundämnen, isotop-analyser samt partikel- och materialanalyser för kunder från hela världen.

– Analytica sköter all service och har erfarenhet av den här typen av instrument. Företaget har inget kommersiellt intresse av instrumentet nu, men på sikt inom områden som miljö, teknik och medicin, säger Willis Forsling.

I det nya instrumentet för isotop-analys bildas en plasma genom en elektrisk urladdning som är hetare än solens yta, det vill säga omkring 7 000 grader. I plasman omvandlas provet till atomer och framför allt joner. Jonerna dras ut ur plasman och accelereras av en pålagd potential på 10 000 volt vilket förklarar varför instrumentet omges av ett skal. Därefter passerar jonerna förbi en kraftig magnet där lättare joner böjs av mer än de tyngre. Följden är att isotoper som är olika tunga hamnar på olika ställen, detektorer, längst bort i instrumentet.

– Största vinsten är att kunna mäta flera olika isotoper samtidigt, upp till nio stycken, säger Douglas Baxter som är forskare i kemi.

Forskning kring analys av grundämnen och isotoper har traditionellt tillämpats i huvudsak inom geologin, men nu är andra tillämpningsområden möjliga för isotopmätning.

Bland växter ses inga stora förändringar i isotop-kvoter. Däremot får de som äter växterna en förändring i isotopsammansättningen och de som äter växtätarna får ytterligare en annan sammansättning, och så kan förändringen i näringskedjan studeras.

– Vi befinner oss i forskningsfronten på det här området. Forskarna har inte hela bilden klar för sig vad som orsakar fraktioneringen (förändringarna i isotopsammansättningarna). Skulle man kunna spåra sjukdomar med hjälp av isotopanalys så vore det fantastiskt.

– Intressant är också om det är så att den kost vi äter, eller de mediciner vi tar, påverkar isotopsammansättningen. Vi skulle kunna titta på blodgivare, hur de reagerar, säger Willis Forsling, som tillsammans med professorerna Björn Öhlander och Johan Ingri vid Avdelningen för tillämpad geologi och Analyticas vd Christer Pontér, ingår i styrgruppen för projektet att utveckla Luleå till ett centrum för mätning av isotoper och grundämnen.

– Vi har kontakt med forskare vid Umeå universitet. Tanken är att mäta isotopsystem och se om de har samband med vissa sjukdomar. Vi funderar också på att ta kontakt med läkemedelsföretag för att informera dem om vad vi håller på med, för att se om det finns intresse, säger Douglas Baxter.

Forskarna i Luleå ska också samarbeta med Karsten Pedersen, professor i mikrobiologi från Göteborgs universitet.

– Han har tittat på en intressant tillämpning inom kärnkraftavfall. Kärnavfall kommer att förvaras 500 meter under jord. Karsten Pedersen studerar bakterier som finns där nere och hur de påverkar kärnbränslet. Vi ska titta på isotopfraktionering orsakad av mikrobiell aktivitet, säger Willis Forsling.

Både kemi och tillämpad geologi ser fram emot det ökande samarbetet kring isotoper som det nya instrumentet medfört. Forskarna har just fått växtprover från södra Sverige.

– Vi ska titta på upptaget av kadmium i växterna. Vi vill veta om det kommer från berggrunden eller från konstgödsel. Har kadmium i konstgödsel en annan isotopsammansättning än kadmium i berggrunden så kan ämnet spåras i växterna, säger Douglas Baxter.

Fakta om isotoper:

Isotoper är atomer med olika massa av ett och samma grundämne. Ett visst grundämne innehåller atomer med samma kärnladdning medan antalet neutroner i atomkärnan kan variera. Detta innebär att ett visst grundämne kan innehålla atomer med olika massa och dessa varianter kallas isotoper.

I naturen uppträder de flesta grundämnen som en blandning av flera så kallade stabila isotoper i mer eller mindre konstanta mängdförhållanden.

Kontaktinformation
Willis Forsling, professor i kemi, tel 0920-49 12 94
Björn Öhlander, professor i tillämpad geologi, tel 0920-49 14 78
Johan Ingri, professor i miljögeokemi, tel 0920-49 18 43
Jan Nyberg, pressansvarig, tel 0920-49 16 21, 070-672 01 11 (jan.nyberg@adm.luth.se)