• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

Branchenyt01. 05. 2010 | Katrine Meyn

Matthew Johnson: Min forskning skal kunne bruges

Branchenyt01. 05. 2010 | Katrine Meyn

Matthew Johnson er fysisk kemiker af hele sit hjerte. Han benytter atmosfæren som kilde til forskningsproblemer, og han elsker at kombinere sin teoretiske viden med praktiske applikationer. Tidligt i sin karriere fandt han ud af, at det er essentielt for ham, at hans forskning kan bruges i en større sammenhæng.

Læs originalartiklen her

Læs faktaboksen her

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 201o og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Af Katrine Meyn

Matthew Johnsons interesse for kemi blev vakt, da han som 11-årig besøgte sin søster på universitetet, og hun viste ham reaktionen af natrium i vand. Det imponerede ham! Snart var han selv i gang med at skabe en række eksplosioner, krudtpulvere og farver med sit lille kemisæt. Det viste sig, at det skulle blive en livslang interesse.
På universitetet i Minnesota blev han grebet af analytisk kemi.
– Kombinationen af at skulle være meget præcis og samtidig mestre en række forskellige teknikker tiltalte mig, forklarer han.
Det gjaldt i endnu højere grad fysisk kemi, som han fik det tredje år. Derfor valgte han at studere 2. halvdel af det tredje år på Macalester College i Skotland. Her tog han bl.a. fag som statistisk mekanik og avanceret kvantemekanik. Skotland var også stedet, hvor han mødte sin fremtidige hustru. Hun har haft stor betydning for hans valg af karriere og hans sprogkundskaber. Matthew Johnson taler i dag både engelsk, svensk med dansk accent og dansk med svensk accent.

Der skal da være en ide?
I 1989 blev Matthew Johnson opfordret til at søge ind på Caltech. Det var ikke en mulighed, han kunne sige nej til, for som han formulerer det: »Hvis man får en chance for at gå på Caltech, så gør man det«.
Det første han studerede var dannelsen af SiHn+-clustre. SiH7+ blev fremstillet i gasfase, og vha. en hjemmelavet TOF-MS og vibrationel predissociation spectroscopy blev der optaget infrarøde absorptionsspektre med toppe for SiH3+, SiH5+ og SiH7+. Med en infrarød laser exciteredes SiH7+-ionerne, hvilket gav stoffets infrarøde absorption, og clusterets struktur blev bestemt til H2.SiH3+.H2.
– Efterfølgende kunne jeg ikke lade være med at stille spørgsmål til ideen med projektet. Hvad kunne vi bruge resultaterne til? Forbindelserne findes ikke i det interstellare rum, de bruges ikke til halvledere, og de findes ikke i atmosfæren, siger han og fortsætter:
– Derfor besluttede jeg mig til, at fremover skulle mine resultater kunne bruges til noget.

En nyttig metode
Matthew Johnson genfandt hurtigt motivationen, da han indså, at teknikken kunne bruges til at studere atmosfærekemi. Han havde nu en valid metode til studiet af reaktive molekyler og cluster-dannelse. Han skulle blot beslutte, hvad der skulle fokuseres på. Og han nåede at arbejde med en lang række ioner på Caltech. Deriblandt NO2+: Efter påsætning af H2O-molekyler undersøgte han, hvordan struktur- og cluster-dannelse ændrer sig, når der opbygges et H-bundet netværk rundt om den centrale NO2+-ion.
Det viste sig, at ved en given kritisk størrelse rearrangerer NO2+ sig i H2O-clusteret: HNO3 smides ud, og oxonium-ionen (H3O+) sidder tilbage i centeret omgivet af 3 vandmolekyler i en særlig stabil form.
Den metode blev også brugt til at finde ud af, hvordan stabile reservoirspecier af stratosfæriske chlorforbindelser konverteres til aktivt Cl.
– Vi påhæftede ClNO3 en proton H+ og et H2O, ClNO3.H+.H2O. Det resulterede i dannelse af HCl, mens nitrat blev tilbage i det ladede cluster. Det er den mekanisme, der ligger bag O3-problematikken. Og det var en vigtig opdagelse, fortæller han.

Et smut til Lund
Efter fem gode år på Caltech ville hans kone gerne hjem til Sverige, og Matthew Johnson fik en midlertidig stilling på Lund Universitet.
Forskningsmæssigt fortsatte han ad atmosfæresporet. Det undrede ham (og mange andre), at når man prøvede at lave et totalbudget for Cl i atmosfæren, så manglede der noget.
– Det undrede os, at mange grundstoffer findes i atmosfæren i deres mest oxiderede form, f.eks. HNO3 og H2SO4. Men hvorfor har ingen fundet HClO4?
– Perchlorsyre er meget svært at måle, da det har et meget lavt damptryk. Alligevel lykkedes det os med særligt udviklet udstyr at lave den første måling af HClO4 i gasfase. De spektroskopiske data blev sendt til Harvard, og stor var overraskelsen, da spektrene ikke fandtes i de spektrale databaser.
Det endelige svar på spørgsmålet blev i øvrigt først fundet nogle år senere af andre forskere.

Atmosfærekemi på KU
I 1998 startede Matthew Johnson på Kemisk Institut på Københavns Universitet. Han skulle være med til at opbygge atmosfærekemi som forskningsområde, og nu da CFC-niveauet falder, er N2O det største atmosfæreproblem. Hvor kommer det fra? Hvor meget frigives der osv.? Johnson ville prøve at løse problemet vha. budgetter for naturligt forekommende stabile isotoper.
– For at forklare isotopomerernes fotolysehastighed indgik jeg et samarbejde med Gert Due Billing. Vi videreudviklede en af hans tidligere metoder, der var baseret på wave package propagation.
– Vi lagde egne teoretiske og lab-data ind i den tredimensionelle ”global atmosfærisk chemical transport”-model. Den kunne beregne isotopfraktioneringerne, der foregår i stratosfæren, og den kunne vise, hvordan NNO-isotopomerer bevæger sig tilbage til troposfæren og påvirker dens sammensætning, siger Matthew Johnson.
Med modellen forudsagde de to, at mængden af 15N i atmosfærisk N2O burde ændre sig -0.040/00 pr. år pga. stigende antropogenisk N2O-emission.
Det resultat blev eftervist i praksis et år senere. Da viste målinger taget på Antarktis, at koncentrationen af 15N i atmosfæren reelt har ændret sig -0.0410/00 pr. år.

The faint young sun paradoxe – hvilken gasfasereaktion?
For 3 mia. år siden var solen ca. 25% mindre og svagere end i dag. Indtil for nylig var det et mysterium, hvorfor jorden ikke var helt tilfrosset, for ifølge drivhusteorien skulle der have været mere koldt, end der var.
Når man måler svovlindholdet i klipper fra jordens forskellige tidsaldre, kan man plotte ikke-lineariteten af Δ33S som funktion af tiden. Det viser sig, at der er overraskende store udsving i de ældste klipper fra jordens begyndelse. Da jorden var 2,3 mia. år gammel stopper udsvingene. Siden har Δ33S været nul. Hvorfor det?
– Der er ikke nogen proces i jordens indre, der kan forklare den fordeling af isotoper, vi så. Der måtte være sket noget i atmosfæren. Spørgsmålet var hvad? Ved at måle SO2-isotopomerernes UV-absorptionsspektre kunne vi sige, at den isotopiske ikke-linearitet, der er i bjergarterne, stammer fra fotolyse i et begrænset bølgelængdeinterval. Der var gas i atmosfæren dengang, der fungerede ved at beskytte atmosfæren mod solens UV-stråling, som O3 gør i dag.
– Vi studerede en database med 490 gasser og kunne konstatere, at det måtte være OCS, der dækkede for bølgelængderne i atmosfæren, siger han og fortsætter:
– Vi beviste, at der dengang var mellem 5-10 ppm OCS i atmosfæren. Det svarer til 60 W/m2, dvs. 1/6 af solens kraft. Vulkansk aktivitet bidrog med SO2, og da atmosfæren var svagt reducerende, må der have været CO. SO2 i en CO-atmosfære producerer OCS. Dermed kunne vi konkludere, at i jordens urtid fungerede OCS som en kraftig drivhusgas, kraftig nok at løse det Svage Sols Paradoks1. Og da der begyndte at blive fri ilt i atmosfæren (da jorden var 2,3 mia. år gammel), blev SO2 ikke længere nedbrudt til OCS. I stedet blev det nedbrudt til sulfataerosoler, og effekten forsvandt.

Praktiske udfordringer er vigtige
Matthew Johnson har haft mange praktiske udfordringer i sin karriere. Udfordringer han typisk selv har løst – gerne på en ny måde.
– På Caltech byggede vi alting selv. Vi lærte mekanisk og elektronisk design, vi lavede instrumenterne selv, vi borede og fik hands-on-erfaring.
– I Lund byggede vi selv en stor multipass infrarød celle med temperaturstyring fra 350 til 80 K. Udfordringen var, at det indeholdt et 3 m langt kammer lavet af rustfrit stål, der ikke var særlig stabilt.
Instrumentet var delt i 4 lag. Den indre celle var omgivet af et lag He, der igen var omgivet af et lag med flydende N2, der var omgivet af et lag isoleret med vakuum (yderste lag). De 3 m med rustfrit stål, der blev fyldt med flydende N2 skrumpede 5 mm og gjorde det næsten umuligt at bruge multipass-optikerne. Han bestemte sig for, at det problem skulle løses i den nye fotokemiske reaktor, der var bygget i København. Han valgte at bygge cellen i kvartsglas. Det har en meget lav varmeudvidelseskoefficient, en høj mekanisk stabilitet og er transparent over for UV-lys.
– I næsten alle andre systemer i verden bruges der pyrex-glas, der absorberer lys med en bølgelængde kortere end 300 nm, hvor kvartsglas er transparent helt ned til 200 nm. Det betyder, at ved at bruge kvartsglas rammer man O3-absorptionen direkte, og så forløber reaktionen:
O3 + hν → O2 + O(1D)
O(1D) + H2O → 2OH
Og dermed kan vi studere en række reaktioner andre ikke kan.

Forståelsen er vigtig
Formidling er en mærkesag. Og Matthew Johnson går op i arbejdet med at opsummere komplekse informationer i få og præcise sætninger, der giver mening og er til at forstå. Og han interesserer sig for at gøre det godt.
– Når jeg holder forelæsning, går jeg meget op i den feedback, jeg får på min undervisning. Han giver som eksempel en kommentar fra gårsdagens undervisning:
»Det var vældigt spændende i dag. Det meste af det var til at forstå«. Han ler og siger:
– Den kommentar er jeg glad for, så er jeg næsten lykkedes.
Lige nu har han 7 specialestuderende, 4 ph.d.-studerende og 1 bachelorstuderende, og han bruger meget tid på vejlederrollen.
For ham er det et vigtigt mål, at de studerende klarer sig godt.
– Når de er i stand til at diskutere det faglige på et højt niveau, så har jeg gjort det godt, slutter han.

»A kite can fly higher with an anker«

Fodnote:
1)Paradokset blev fremsat af de to berømte astronomer Carl Sagan og George Mullen i 1972.

Faktaboks begynd:
Ren luft ifølge Matthew Johnson
Det er realistisk at rense forurenet luft og samtidig spare penge, helbred og CO2

Af Carsten Christophersen

Ligesom det er muligt at slippe af med storskrald vha. en forhammer og en trillebør, så kan molekylært skidt og bras fjernes med reaktive frie radikaler. Det gør naturen og det virkeliggør Matthew S. Johnson fra Kemisk Institut, Københavns Universitet, i praksis.

Oxidation ad libitum
Når en luftforurening, det være sig hormonforstyrrende halogenerede flammehæmmere og PCB’er eller andre organiske materialer, træffer et frit oxygenradikal, så angribes de og forvandles til nye forbindelser. Radikalet kan være hydroxyl (HO-), peroxyl (HOO-) eller simpelthen et O-radikal, der alle dannes ud fra ozon (O3). Radikalerne flår de organiske molekyler i stykker, og stumperne klistrer sig sammen og på andre molekyler. De klæbrige oxyderede forbindelser kan nu reagere videre, men resultatet er til sidst, at de enten slutter sig sammen til partikler eller falder helt fra hinanden til simple højt oxyderede forbindelser som CO2. Denne blanding af skidt og kanel udsættes for et kraftigt felt, som lader partiklerne elektrisk og de indfanges i en elektrostatisk partikelfælde. Den resterende homogene gasblanding tæppebombarderes med kraftig UV-stråling – det fuldender nedbrydningsprocessen. Til slut renses luften for overskydende oxidationsmiddel ved at passere gennem et filter, der nedbryder ozon katalytisk og ender på den anden side som ren luft.

Pengepung, helbred og miljø profiterer
Systemet sparer udgifter til opvarmning (eller afkøling) sammenlignet med konventionelle ventilationssystemer, hvor den varme (kolde) luft lukkes ud til fuglene og erstattes af kold (varm) luft, der underkastes CO2-bekostelig opvarmning (afkøling) og cirkulation. Samtidig fjernes risikoen for skadelig virkning af de forurenende stoffer, der er årsag til utallige sygedage og mængder af dårligt indeklima.

http://cleantech.ku.dk/airfilter/article/

Skrevet i: Branchenyt

Seneste nyt fra redaktionen

Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

BranchenytMedicinalkemiOrganisk kemiTop12. 10. 2026

Nogle molekyler, såsom aminosyrer, findes i to varianter, der er hinandens spejlbilleder. Levende organismer indeholder imidlertid kun det ene af disse spejlbilleder. Hvordan en sådan kemisk asymmetri kunne være opstået, har længe været et mysterium for kemikere. Henri B. Kagan og Kenso Soai blev i

Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

AktueltBiologi12. 10. 2026

Alt er anderledes i rummet – også hvordan tarmene fungerer. Forstoppelse er en kendt bivirkning ved rumfart, men indtil nu har man vidst utroligt lidt om, hvorfor det sker. Nu har forskere fra Københavns Universitet i et samarbejde med NASA undersøgt blod fra astronauter og har et bud på, hvorfor

Grundstoffer med kant

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

Thomas Just Sørensen: Universets byggeklodser. 283 sider. Boganmeldelsen er bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Anmeldt af Søren Kiil, professor, DTU Kemiteknik Det periodiske system er kemiens

Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 10. 2026

Ny viden og avanceret testning skal sikre mere holdbare og bæredygtige beskyttelsessystemer til fremtidens infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Ziyou Li, Joshua

Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi07. 10. 2026

Tekstureret vegetabilsk protein bruges til at fremstille plantebaserede kødanaloger. pH og ionstyrke påvirker proteiners konformation og interaktion med vandmolekyler, så vi satte os for at undersøge, hvordan pH og ionstyrke påvirker rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein. Artiklen har

Hvad skal kalken bruges til?

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Fra en brønd på en jysk mark til borekerner i kælderen under Aarhus Universitet: 55 millioner år gammel vulkansk aske kan måske hjælpe med at gøre CO₂ til sten. Samtidig forsøger dansk industri at vende kalkens gamle kulstofkredsløb på hovedet. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og

Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

Artikler fra Dansk KemiOrganisk kemi07. 10. 2026

Ved at udnytte at reaktionen mellem formaldehyd og d-Biotin (et vitamin, og et naturligt forekommende N,N'-dialkylurinstof) er reversibel, kan oligomeriseringsreaktionen guides ved at tilsætte en templat. I dette bidrag forklarer jeg, hvordan dette er blevet udnyttet til at syntetisere makrocykler,

“I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

I dybden med kemi af Lone Brun Jakobsen og Klædt på til skriftlig kemi af Lone Brun Jakobsen m.fl. Begge udgivelser på Nucleus Forlag ApS, 2026, 1. udgave, 1. oplag. Boganmeldelsen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder (læs

Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

Analytisk kemiArtikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Hvordan kan nogle af jordskorpens mest almindelige metaller omdanne lys til kemisk energi, og hvilke udfordringer skal løses, før de kan erstatte ruthenium og iridium i fremtidens lysdrevne teknologier? Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer

Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Kvantekemi gav os evnen til at forstå kemiske processer på atomart niveau. AI gør det nu muligt at anvende denne forståelse på realistiske og komplekse systemer. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Mikrolab – Frisenette overtager aktiviteterne i MD Scientific

  • DENIOS ApS

    Vil du opvarme dine materialer effektivt?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Reduktion af energiomkostninger og forlængelse af vakuumpumpens levetid i fødevarepakning

  • Holm & Halby

    VidensDag’26 hos Holm & Halby

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Tilbud på GreenTips pipettespidser fra nerbe plus

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Forudkonfigurerede R&D-pakker fra Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions til forenklet opsætning af undersøgelser

  • DENIOS ApS

    Hvilke risici skal du være opmærksom på ved tekniske gasser?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    De 10 mest almindelige fejl ved brug af turbomolekylære vakuumpumper, og hvordan man undgår dem.

  • Holm & Halby

    Haier Biomedical går ind på markedet for rysteinkubatorer

  • Holm & Halby

    Ny generation af -86 °C frysere halverer næsten energiforbruget

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

    12.10.2026

  • Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

    12.10.2026

  • Grundstoffer med kant

    07.10.2026

  • Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

    07.10.2026

  • Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

    07.10.2026

  • Hvad skal kalken bruges til?

    07.10.2026

  • Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

    07.10.2026

  • “I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

    07.10.2026

  • Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

    07.10.2026

  • Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

    07.10.2026

  • Fra elastik til batteri

    07.10.2026

  • Ny erfaren institutdirektør på DTU Kemi

    06.10.2026

  • 30 års overvågning viser, at antibiotikaresistens kan presses tilbage

    05.10.2026

  • Spiseolier – de onde, de gode og den virkelig gode

    29.09.2026

  • Gekkoen kan hele sit hjerte uden arvæv

    29.09.2026

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia ApS
Gammel Strandvej 20, 1th
DK - 2990 Nivå
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk

Privatlivspolitik
Cookiepolitik
Administrer samtykke
For at give dig de bedste oplevelser bruger vi teknologier som cookies til at gemme og/eller få adgang til enhedsoplysninger. Hvis du giver dit samtykke til disse teknologier, kan vi behandle data som f.eks. browsingadfærd eller unikke ID'er på dette websted. Hvis du ikke giver dit samtykke eller trækker dit samtykke tilbage, kan det have en negativ indvirkning på visse funktioner og egenskaber.
Funktionsdygtig Altid aktiv
Den tekniske lagring eller adgang er strengt nødvendig med det legitime formål at muliggøre brugen af en specifik tjeneste, som abonnenten eller brugeren udtrykkeligt har anmodet om, eller udelukkende med det formål at overføre en kommunikation via et elektronisk kommunikationsnet.
Præferencer
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for det legitime formål at lagre præferencer, som abonnenten eller brugeren ikke har anmodet om.
Statistikker
Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til statistiske formål. Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til anonyme statistiske formål. Uden en stævning, frivillig overholdelse fra din internetudbyders side eller yderligere optegnelser fra en tredjepart kan oplysninger, der er gemt eller hentet til dette formål alene, normalt ikke bruges til at identificere dig.
Marketing
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for at oprette brugerprofiler med henblik på at sende reklamer eller for at spore brugeren på et websted eller på tværs af flere websteder med henblik på lignende markedsføringsformål.
  • Vælg muligheder
  • Administrer tjenester
  • Administrer {vendor_count} leverandører
  • Læs mere om disse formål
Vælg fra liste
  • {title}
  • {title}
  • {title}