Nytt material kan rena vatten, lagra energi och avge ljus

Ett och samma material men med helt olika egenskaper beroende på vilken metall som tillsätts. Det är kärnan i den forskning som Sana Elbashir presenterar i sin kommande doktorsavhandling vid Institutionen för tillämpad fysik och elektronik vid Umeå universitet.

Samma kristallstruktur ger två helt olika resultat beroende på vilken metall vi tillsätter

Genom att ”dopa” det syntetiska biomaterialet β-trikalciumfosfat (β-TCP) med zink eller koppar har hon visat hur materialets funktion kan styras i olika riktningar – från ljusemission till kemisk nedbrytning av föroreningar.

– Samma kristallstruktur ger två helt olika resultat beroende på vilken metall vi tillsätter. Zink styr energin mot kemiska reaktioner, medan koppar istället omvandlar den till ljus, säger Sana Elbashir.

Sana Elbashir och delar av hennes labbutrustning. 

Bild Privat

Kan bryta ned föroreningar med solljus

Den zinkdopade varianten visade särskilt lovande resultat som fotokatalysator. Under simulerat solljus kunde materialet effektivt bryta ned organiska färgämnen, samtidigt som det visade god stabilitet.

Det öppnar för möjliga tillämpningar inom bl a miljöteknik, där solljus kan användas för att effektivisera nedbrytning av föroreningar i vatten.

Intressant för elektronik och sensorer

Samtidigt uppvisade de metallmodifierade materialen förbättrade elektriska egenskaper. Förmågan att lagra elektrisk laddning ökade markant och laddningsdynamiken blev snabbare jämfört med det rena materialet.
Det gör materialet relevant även för framtida elektronik, till exempel i små kondensatorer eller sensorer.

Från biomaterial till multifunktionella tillämpningar

β-TCP används sedan tidigare inom medicinska tillämpningar, bl a för benuppbyggnad och för läkemedelsleverans i kroppen. Den nya forskningen visar att materialet också kan få helt andra användningsområden utan att förlora sin biokompatibilitet.

– Det gör att vi i framtiden skulle kunna utveckla material som både fungerar medicinskt och har ytterligare funktioner, till exempel att förebygga infektioner eller styra läkemedelsfrisättning, säger Sana Elbashir.