Talentfuld Ph.d.-studerende modtager EliteForsk-rejsestipendium

Katalysatorer anvendes til at producere forskellige kemiske stoffer, som vi er afhængige af. Det gælder fx produktionen af ammoniak til kunstgødning, hvor jern anvendes som katalysator. Denne proces kræver i dag cirka to procent af verdens energiforbrug og forventes at stige, hvis vi skal producere mad nok til verdens stigende befolkning.

Derfor har Mathias Thor Nielsen sat sig for at undersøge nye bæredygtige alternativer i sin ph.d., som han nu modtager Forsknings- og Uddannelsesministeriets EliteForsk-rejsestipendium til. Stipendiet betyder, at han får mulighed for at få finansieret et ophold på Harvard i Boston, hvor de er førende inden for klyngekemi, som er Mathias’ forskningsområde.

”Jeg forsker i, hvordan man kan bruge metalklynger til katalyse. Metalklynger er en klasse af molekyler, hvor metal-atomerne sidder tæt og derfor kan interagere med hinanden. Atomernes vekselvirkning giver nogle interessante nye egenskaber, som man kan udnytte til nye reaktioner. Det ses for eksempel i et af klyngerne, som jeg undersøger, hvordan seks jern-atomer arbejder sammen, så hele klyngen kan betragtes som ét stort jern-atom. Og det ”jern-atom” har helt anderledes egenskaber, end jern normalt har”, fortæller Mathias, som er stolt og beæret over at modtage EliteForsk-rejsestipendium 2020.

Han forklarer videre:

"I katalyse handler alt om at bryde og danne nye bindinger i mellem molekylerne. I modsætning til traditionel katalyse kan klynger bryde mere end én binding ad gangen. Men det er dog svært at designe en klynge, så den opnår denne effekt. De anderledes egenskaber kan for eksempel anvendes i omdannelsen af kvælstof (N₂) til ammoniak (NH₃), hvor der skal brydes tre bindinger. Her er det meget mere favorabelt energimæssigt og dermed også økonomisk at bryde samtlige bindinger samtidigt. Dette ønskescenarie kan klynger opfylde i fremtiden.”

I dag producerer vi ammoniak (NH₃) ved at føre kvælstof (N₂) og brint (H₂) over en metaloverflade ved flere hundrede bar tryk og meget høj temperatur. Disse betingelser gør det muligt at aktivere kvælstoffet (N₂), men udgør samtidigt så ugunstige betingelser, at det påvirker reaktionen negativt og derved kræver yderligere ressourcer. Derimod bruger naturen en bestemt type klynge til at omdanne kvælstof (N₂) til ammoniak (NH₃) ved stuetemperatur og almindeligt tryk. Det er klyngens evne til at bryde de tre bindinger samtidigt under milde betingelser, der gør klyngen til en mere bæredygtig løsning, i modsætning til den teknologi vi har i dag.

Enestående know-how på Harvard
Mathias tager afsted til Boston i midten af juni, og takket været økonomisk støtte fra EliteForsk-rejsestipendiet, men også fra Foundation Idella, Kaj og Hermilla Ostenfelds Fond, Reinholdt W. Jorck og Hustrus Fond, Christian og Ottilia Brorsons Rejselegat for yngre videnskabsmænd- og kvinder, har han mulighed for at være der helt frem til begyndelsen af januar 2021.

”Forskergruppen jeg skal besøge på Harvard har en enestående know-how omkring klyngekemi, heriblandt en række måleteknikker, som jeg vil opnå indsigt i, og på sigt vil jeg arbejde for få disse implementeret på DTU Kemi. Det er min plan lige nu, at jeg bl.a. skal studere vekselvirkningerne i trimetalliske klynger bestående af jern- og ruthenium atomer. Jeg bruger jern som nitrogenase og ruthenium som det kunstige alternativ. Jeg vil bruge min tid på Harvard til at kortlægge og korrelere klyngernes fysisk-kemiske egenskaber over for deres reaktionsmønstre for at få en fuldstændig indsigt. Derudover så er forskningsmiljøet omkring Boston exceptionelt, og foruden min forskning vil jeg bruge tid på at udvide mit netværk.”