Med en ny supersnabb filmkamera blir det möjligt att fånga otroligt snabba förlopp inom kemi, fysik, biologi och biomedicin på ett sätt som tidigare inte varit möjligt. Detta kan leda till nya insikter och kunskaper.
För att visa tekniken har forskarna lyckats filma hur ljus - en samling fotoner - färdas en sträcka motsvarande tjockleken av ett papper. I verkligheten utspelar sig händelsen enbart på en pikosekund, men har saktats ner en biljon gånger.
Resultaten publiceras i Naturetidsskriften Light: Science and Application. (http://aap.nature-lsa.cn:8080/cms/accessory/files/AAP-lsa201745.pdf).
Kameratekniken har utvecklats av Elias Kristensson och Andreas Ehn, forskare vid avdelningen för Förbränningsfysik vid LTH, Lunds universitet som kallar sin filmkamera för FRAME – ”Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures”. I korthet går tekniken ut på att man belyser det man filmar, till exempel en kemisk reaktion, med laserblixtar där varje ljuspuls ges en unik kodning. Objektet reflekterar ljusblixtarna som smälter samman i ett fotografi för att sedan separeras med hjälp av en krypteringsnyckel i datorn.
Filmkameran är i första skedet tänkt att användas av forskare som bokstavligen vill få bättre insyn i många av de extremt snabba förlopp som sker i naturen. Många processer i naturen sker på piko- och femtosekundsskalan, vilket är ofattbart snabbt - antalet femtosekunder i en sekund är betydligt fler än antal sekunder i en människas livslängd.
- Det gäller inte alla förlopp i naturen, men ganska många, exempelvis explosioner, plasmablixtar, turbulent förbränning, hjärnaktivitet hos djur och kemiska reaktioner. Vi kan nu filma sådana extremt korta förlopp, säger Elias Kristensson. På sikt kan tekniken också användas av bland annat industrin.
För forskarna själva är dock den allra största förtjänsten med tekniken inte är att de slagit ett hastighetsrekord, ”även om det så klart är fantastiskt roligt”, utan att de nu kan filma hur specifika ämnen förändras under ett och samma förlopp:
- Det enda sättet att idag visualisera så här snabba förlopp är att fotografera enstaka stillbilder av processen. Sedan får man försöka upprepa identiska experiment för att i efterhand klippa ihop flera stillbilder till en film. Problemet med detta tillvägagångssätt är att det är högst osannolikt att ett förlopp utspelar sig identiskt om man försöker upprepa experimentet, säger han.
- Nu kan vi nu se vad som faktisk händer!
Till vardags forskar Elias Kristensson och Andreas Ehn på förbränning - en erkänt svår och komplicerad miljö att studera. Det yttersta syftet med denna grundforskning är att göra nästa generations bilmotorer, gasturbiner och pannor renare och bränslesnålare. Förbränningen styrs av ett antal extremsnabba processer på molekylnivå. Bland annat kommer de studera kemin kring plasmaurladdningar, livstiden på kvanttillstånd i förbränningsmiljöer och i biologisk vävnad samt hur kemiska reaktioner initieras. Till hösten finns mer filmat material.
Sandia National Laboratorium i Kalifornien vill samarbeta med forskarna kring den nya tekniken.
Kristina Lindgärde