Morgunblaðið - 12.04.1987, Page 4

4 B
MORGUNBLAÐIÐ, SUNNUDAGUR 12. APRÍL 1987
■* . . . ... « , . , „ ...... mor^unmaoio/.iuuus
Dr.Asgeir Bjarnason við nýjan laser Raunvisindastofnunar Háskolans.
Miklar framfarir í
efnagreiningu með
tilkomu lasertækninnar
Rætt við dr. Ásgeir Bjarnason, sérfræðing
við Raunvísindastofnun Háskólans, um
rannsóknir með lasergeislum í efnafræði
TÆKNI og vísindum flegir
stöðugt fram, með slíkum ógn-
arhraða að það sem teljast hin
æðstu sannindi í dag getur
hæglega verið orðið úrelt á
morgun. Lasertæknin er eitt
þeirra fyrirbrigða, sem óþekkt
voru fyrir nokkrum áratugum,
en hefur nú vakið áhuga
manna, jafnt lærðra sem
leikra. Það vakti því forvitni
okkar er við fréttum af ungum
íslenskum vísindamanni, sem
nýlega lauk doktorsprófi í
efnafræði þar sem lasertækni
var notuð til úrlausnar við-
fangsefninu. Vísindamaðurmn
sem hér um ræðir er dr. As-
geir Bjarnason, sem varði
doktorsritgerð sína við háskól-
ann í Madison í Wisconsin í
Bandaríkjunum hinn 20. jan-
úar síðastliðinn.
Ásgeir er Reykvíkingur, fædd-
ur árið 1958, sonur hjónanna
Sigrúnar Hannesdóttur og
Bjarna Beinteinssonar, sem bæði
eru látin. Hann er kvæntur Sig-
urbjörgu Pálsdóttur og eiga þ_au
eina dóttur, Ragnhildi Lilju. Ás-
geir lauk stúdentsprófi frá
Menntaskólanum í Reykjavík
1977 og BS-prófi í efnafræði frá
Háskóia íslands 1981. Því næst
lá leið hans til Bandaríkjanna, í
University of Wisconsin-Madi-
son, þar sem hann stundaði
doktorsnám í efnafræði, með ef-
nagreiningar sem sérsvið. Hann
varði doktorsritgerð sína í janúar
síðastliðnum og ber hún heitið
„Studies of Laser Generated Ions
and Their Reactions in a Fourier
Transform Mass Spectrometer",
sem þýða mætti „Rannsóknir á
lasermynduðum jónum og hvörf-
um þeirra í Fourier transform
massagreini".
„Titill ritgerðarinnar er ef til
vill ekki mjög þjáll, en hann gef-
ur þó ofurlitla hugmynd um eðli
rannsóknanna. “, sagði Ásgeir
er hann var spurður nánar út í
viðfangsefni sitt. „ Verkefnið var
í stuttu máli athugun á hvörfum
málmjóna, aðallega eingildra
jámjóna, við ýmis lífræn efni í
gasfasa. Málmjónirnar voru bún-
ar til með því að skjóta laser-
geislapúls á málmsýni sem
staðsett var inni í massagreini.
Massagreinar em fremur dýr ef-
nagreiningartæki, sem gefa
upplýsingar um stærð, það er
massa, og uppbyggingu sam-
einda sem em í sýnum þeim sem
greind em.
Sá massagreinir sem notaður
var við þessar rannsóknir var
svokallaður „Fourier transform“
massagreinir (FTMS), sem er
fullkomnast og jafnframt dýrast
slíkra tækja. Afar fá slík tæki
hafa verið smíðuð, en svo vel
vildi til að eini framleiðandi þess-
arar tegundar massagreina,
Nicolet", hefur aðalbækistöðvar
í Madison og veitti fyrirtækið
mér leyfi til að hafa tímabundin
not af sýnitæki þeirra.
Áður en ég fékk aðgang að
FTMS-tækinu hafði ég smíðað
koldíoxíð-laser með aðstoð málm-
smiða á málmsmíðaverkstæði
efnafræðideildarinnar og einnig
tekið gamlan massagreini og
breytt honum svo hægt var að
gera athuganir á jónun efna með
koldíoxíð-lasemum með því að
tengja þessi tvö tæki saman.
Stjómun tækjanna og gagna-
söfnun var tölvustýrð sem var
mikið hagræði og tímaspamaður
og auk þess sem mér var það
góð reynsla að hafa þurft að
byggja tölvustýrð mælitæki.
Upphaflega hafði ég mestan
áhuga á notum massagreina við
efnagreiningar og til ákvörðunar
á ýmsum frumeiginleikum atóma
og molekúla. Sérstaklega hafði
ég áhuga á jónun efna í massa-
greinum með lasergeislum, sem
er nýleg aðferð, sem hefur
margvísleg fræðileg og hagnýt
gildi og voru tækin, sem ég setti
saman og nefndi áðan, sniðin til
slíkra athugana.
Með FTMS-tækjunum var hins
vegar hægt að gera þessar mæl-
ingar á margfalt fljótlegri hátt
og allar niðurstöður voru mun
áreiðanlegri en með mínum tækj-
um. FTMS-tæki bjóða einnig upp
á möguleika til margs konar
rannsókna sem ekki er hægt að
gera með öðrum tækjabúnaði og
fáir geta því stundað. Ég gat því
bætt við verkefnið og gert það
mun áhugaverðara en var í fyrstu
og við þetta glæddist mjög áhugi
minn á efnafræði.
Margþættar niður-
stöður
Og hverjar voru svo niðurstöð-
umar af þessum rannsóknum?
„Þær voru margþættar. Einna
mest áhugavekjandi var að þessi
tækni virðist auðvelda aðgrein-
ingu á efnum sem vegna skyld-
leika í byggingu hefur verið erfitt
að greina að í massagreinum til
þessa. Þetta stafar af því að hvörf
járnjóna við þessi efni eru sértæk
(specific) þrátt fyrir skyldleika
efnanna.
í annan stað má nefna að við
þessar rannsóknir kom í ljós að
hægt var að fylgjast með frum-
skrefum málmhvataðrar fjölliðu-
myndunar í tækjabúnaðinum.
Dæmi um fjölliðu eru til dæmis
plastefni, en hvarfgangur í efn-
asmíð flestra fjölliða er ekki
þekktur nema að litlu leyti og
öll þekkingarbrot, sem við bætast
því mikils virði. Ef hægt er að
rannsaka frumskref slíkra hvarfa
í gasfasa, með tilliti til áhrifa
mismunandi málma og hvarfefna
á fljótlegan hátt í svona tækja-
búnaði verður hugsanlega betur
hægt að spá fyrir um val á hvarf-
efnum, málmum og ytri aðstæð-
um til að búa til fjölliður með
ákveðna eiginleika á sem hrein-
legastan hátt.“
Hefurðu orðið var við einhver
viðbrögð, gætu þessar niðurstöð-
ur hugsanlega haft einhver áhrif
á frama þinn innan þessarar
fræðigreinar erlendis?
„Ég hef verið að vinna nokkr-
ar greinar, sem munu birtast í
efnafræðitímaritum, sú fyrsta
væntanlega mjög fljótlega. Auk
þess mun ég fara á ráðstefnu í
Bandaríkjunum í maílok til að
kynna einn þátt verkefnisins.
Von mín er sú að komast að sam-
komulagi við erlenda aðila, sem
eiga FTMS-tæki, um tímabundin
afnot af tækjunum til að safna
gögnum, en vinna síðan úr niður-
stöðunum hér heima. Ekki er
útilokað að Nicolet fyrirtækið
muni aftur hlaupa undir bagga
með mér í þeim efnum.“
Hvað er Laser-geisli?
Áður en lengra er haldið spyij-
um við Ásgeir hvers konar
fyrirbrigði Laser-geisli sé. Þetta
er orð sem flestir hafa heyrt en
sjálfsagt fæstir geta útskýrt?
„Það er von að þú spyrjir.
Þegar ég fór út, að loknu BS
prófi hér heima vissi ég lítið
meira en hver annar um laser-
tæki, hvað þá að mig óraði fyrir
því að ég ætti eftir að fást við
rannsóknir með slíkri tækni og
smíða slíkt tæki sjálfur. Ég, eins
og sjálfsagt margir aðrir, gerði
mér óljósar hugmyndir um að hér
væri um að ræða orkumikinn
ljósgjafa og meira vissi ég í raun-
inni ekki.
Því hefur verið haldið fram,
að laserar skiptist í tvo flokka,
æta og óæta lasera. Sem dæmi
um ætan laser má nefna tónik-
vatn. Því er haldið fram, að
alkóhól örvi laservirkni tónik-
vatns og því mun vodka í tónik
eða gin í tónik hafa góða laser-
eiginlcika. Óætu laserarnir eru
mun fleiri, en allir laserar hafa
ákveðna eiginleika sameiginlega.
Helsti eiginleiki laserljóss er að
það er sem næst einlitt, það er
að útgeislunin er aðeins á einni
bylgjulengd. Mismunandi laserar
geisla mismunandi litu ljósi, sum-
ir sýnilegu ljósi og aðrir ljósi utan
sýnilega sviðsins. Annar eigin-
leiki er að geislinn er oft mjög
mjór og dreifir sér lítið og hægt
er að beina honum, eða svo ég
noti orðið „fókusera“, sem nær
því betur, á mjög smáan punkt.
Þriðji eiginleikinn, sá sem
flestir þekkja best, er að margir
laserar eru aflmeiri en yfirleitt
gerist með venjulega ljósgjafa.
Þessir eiginleikar, sem allir eru
kostir, hafa verið nýttir til
margra hluta og ólíkra og hafa
not lasera vaxið með miklum
hraða hin síðari ár.“
Lasertæknin og
framtíðin
Hvemig sérðu þessa tækni
fyrir þér í framtíðinni? Nú er til
dæmis mikið talað um Laser-
tækni í hemaði?
„Þó að ég hafi ofurlítið fylgst
með þróun lasertækninnar hef
ég, eins og allir sem standa utan
við hemaðarrannsóknir, litla
þekkingu á stöðu þeirra rann-
sókna. Flestir telja að nokkuð
langt sé í fullkomin vamar- eða
sóknarkerfi sem byggjast á laser-
tækninni. Líklegt má þó telja, að
ófullkomið varnarkerfi, sem
byggir á röntgenlaserum á braut
um jörðu, geti orðið að veruleika,
jafnvel á þessari öld. Röntgenlas-
emum þarf hins vegar að starta
með kjamorkusprengju, eða jafn-
vel vetnissprengju, og er hann
þar af leiðandi einnota. Talsverð-
an íjölda þarf því af slíkum
gervitunglum á braut um jörðu
til að gagn sé af.
Ef miklu fé er veitt í rannsókn-
ir af þessu tagi munu þær
vafalaust bera árangur, ekki síst
með tilliti til ýmissa aukaafurða,
sem verða oftast til við slíkar
rannsóknir, samanber tækniþró-
unina, sem orðið hefur í tengslum
við geimvamaráætlun Banda-
ríkjanna. Hvort þessar rannsókn-
ir em æskilegar og mannkyninu
til góðs verður hver að gera upp
við sig. Því má hins vegar bæta
við að laserar em nú þegar mik-
ið notaðir í hemaði, til að mynda
í miðunartækjum.
Mun geðslegri og gagnlegri
ávinningur hefur hlotist af notk-
un lasera á öðmm sviðum, svo
sem í læknisfræði eins og all-
þekkt er, þar sem laserar em
notaðir við vandasamar skurðað-
gerðir, sérstaklega augnaðgerðir.
Önnur mikilvæg not af laserum
em í fjarskiptum, málmsmíði og
við ýmsar mælingar svo sem í
byggingariðnaði. Innan fárra ára
verður sjálfsagt kominn laser inn
á hvert heimili með hinni nýju
kynslóð plötuspilara.
Mest not af laserum hafa þó
orðið í efna- og eðlisfræði. Með
tilkomu nýrra lasera hafa ýmsar
mælingar orðið mun betri en
áður. Ný rannsóknarsvið hafa
lokist upp og ýmsir áður óþekkt-
ir fmmeiginleikar efna hafa
uppgötvast. í efnagreiningu hef-
ur orðið geysileg framför með
tilkomu lasera og ýmsar efna-
greiningaraðferðir orðið bæði
sértækari og næmari en var
meðan aðrir ljósgjafar vom not-
aðir. Til gamans má nefna dæmi
um not lasera við eftirlit með
mengun i andrúmslofti. Sem bet-
ur fer er magn flestra mengunar-
efna í lofti mjög lítið. Það skapar
hins vegar það vandamál, að er-
fítt er að greina slík efni nema
með næmustu tækjum og nú
hafa verið framleidd handhæg
tæki til slíkra mælinga, sem
byggja á lasertækni.
Það er ekki aðeins við meng-
unareftirlit sem mikilvægt er að
mæla snefilefni í lofti. Annað
dæmi er mælingar á ákveðnum
efnum í lofti yfír væntanlegum
námusvæðum. Samsetning lofts-
ins við yfirborð jarðar gefur oft
vísbendingar um málmgrýti sem
undir yfírborðinu leynist.
Ekki er nokkur vafí á að not
lasera munu aukast mjög á kom-
andi árum, bæði í tækni og
vísindum. Við Rannsóknarstofn-
un Háskólans hafa tveir sérfræð-
ingar, dr. Ágúst Kvaran og dr.
Jón Pétursson, haft forgöngu um
kaup á laserbúnaði til nota við
rannsóknir. Það mun væntanlega
stuðla að því, að hér á landi verða
menn sem fylgjast með í þessum
efnum og eig;a hugsanlega einnig
eftir að leggja eitthvað af mörk-
um til framþróunarinnar í þessari
mikilvægu grein vísindanna."
Sv.G.