En sen kväll på Stockholms universitet, 2002.
Vattnet gick och ut kom ett helt nytt material
Forskaren Saeid Esmaeilzadeh genomförde ett ganska riskfritt experiment i en nästan 2000 grader varm ugn. Men ugnen gick sönder, kylvattnet gick, och smältan kyldes av mycket snabbare än planerat. Ett misslyckat försök, trodde Saeid.
– Istället för de kristaller jag ville ha så fick jag ut glasklumpar ur ugnen. Men så småningom tittade jag närmare på dem och såg att de hade extremt intressanta egenskaper. Det var ett väldigt hårt material, helt unikt, aldrig tidigare tillverkat.
Det visade sig vara världens hårdaste glas.
Det blev startskottet
Frågan som uppstod för Saeid var enkel att ställa men tog många år att svara på. Vad skulle den nya upptäckten egentligen användas till?
Idag har glaset gått igenom flera generationsskiften men påminner ändå om det allra första provet från den trasiga ugnen. Materialet används nu till exempel i växellådor och vindkraftverk, som behöver extremt slitstarka, men lätta, kullager med låg friktion.
Förhållandevis enkel tillverkning
När man tillverkar glas används kvartssand, som består av kisel och syreatomer. Saeid Esmaeilzadeh och hans kollegor har lyckats byta ut syret mot kväve. Då bildas föreningar som inte kan uppstå på naturlig väg och kvävet binder till sig fler kiselatomer än syreatomer. Bindningarna blir därför starkare och glaset mycket hårdare.
I en högtemperaturugn tillsätter forskarna olika metaller och silikater under kvävgasatmosfär. Det så kallade kisel-nitridglaset blir extremt slagtåligt och dessutom med ett brytningsindex i klass med en diamant. Men med skillnaden att det nya glaset är förhållandevis lätt och billigt att tillverka.
Framtidens energi?
Nästa stora utmaning handlar om ta fram bränslestavar till fjärde generationens kärnkraftverk. Det gör Said genom att omvandla pulver från det hårda glaset.
– Pulvret är preparerat på ett speciellt sätt för att det ska lämpa sig. Det är lite som med matlagning kan man säga: Ingredienserna är så klart viktiga och sen är det då själva tillagningen där vi laborerar med olika tryck och temperaturer, förklarar Saeid Esmaeilzadeh förenklat.
Mycket återstår
Det återstår omfattande utvecklingsarbete innan drömmen om bränslestavarna kan bli verklighet – om det lyckas.
Men kanske kommer det visa sig att ett misslyckat experiment, en sen kväll i labbet på Stockholms universitet, inte bara gav ett helt nytt material utan också blev en del av lösningen på framtidens energiproblem.
Anders Nord SVT Vetenskap och Folke Rydén
Fakta: Glashistoria
Värmen från en ett vulkanutbrott kan göra att glasmaterial bildas på naturlig väg. Ämnet som bildas är egentligen inget riktigt glas. Det brukar närmast betraktas som en slags ädelsten, kallad Opak.
Det äldsta fyndet av tillverkat glas kommer från Mesopotamien för 10 000 år sen. Då användes sand vid glasering av lerkrukor och det gav en hinna av glas.
Rent glas började tillverkas för omkring 5000 år sen. Till en början var det enklare föremål. Glastillverkningen utvecklades sen av Egyptierna. De tillverkade vaser och glasburkar genom att gjuta glaset eller genom att linda glastrådar runt en kärna av lera. Tillverkningen tog lång tid och gjorde glaset dyrt och eftertraktat.
50 år f.kr uppfanns glasblåsningen. Under Romartiden spred den sig över hela Europa. Den nya tekniken gjorde tillverkningen både snabb och billig. Nu hade även vanliga människor råd att köpa glas.