Fra fladskærms-tv til din smartphone: grundstoffet bor fortjener mere opmærksomhed

Hver gang du ser sport på et fladskærms-tv eller sender en besked ved at røre ved skærmen på din smartphone, skal du takke en ubesunget helt i det periodiske system: bor.

Bor, der ofte fejlagtigt betegnes som et “kedeligt” grundstof, spiller en alsidig rolle i vores liv.

Det er hovedingrediensen i borosilikatglas, som er kendt for sin usædvanlige modstandsdygtighed over for termiske ændringer og kemikalier og for sin evne til at modstå stød. Det betyder, at glaskøkkengrej kan gå i en varm ovn direkte fra fryseren, og at laboratorieudstyr som bægerglas og reagensglas kan modstå korrosion.

Neodym-magneter, hvor bor spiller en rolle i dannelsen af krystalstrukturen og fastholdelse af magnetiseringen, er blandt de stærkeste permanentmagneter, der er kommercielt tilgængelige. Bor anvendes også til fremstilling af rengøringsmidler, bufferopløsning, insekticider, isolering og halvledere.

Australiens jord kan have mangel på bor, og borholdig gødning anvendes til at hjælpe med rodvækst og blomstring.

Selv om jeg forsker i bor-kemi med henblik på energiomdannelse og -lagring, har grundstoffet en rig historie med mange praktiske anvendelser.

Hvad gør bor så specielt?

På grund af dets reaktivitet findes bor naturligt kun i kombination med andre grundstoffer, hvor det danner borsyre og uorganiske salte, der kaldes borater.

En af hovedårsagerne til, at bor er så alsidigt, er dets elektronmangel, hvilket betyder, at det er meget tilbøjeligt til at acceptere elektroner fra andre grundstoffer og nemt danner mange interessante forbindelser med både metaller og ikke-metaller.

For eksempel har metalborider, forbindelser dannet mellem metal (M) og bor (B), som f.eks. rheniumdiborid, høj hårdhed på grund af omfattende B-B- og M-B-bindinger. Der findes også borcarbid, som er en ekstremt hård og let keramik, der anvendes i skudsikre veste og panserværn.

Bor-10 (10B), en stabil isotop, der kan isoleres ved omfattende destillation af flygtige borforbindelser, har ført til borneutronindfangningsterapi (BNCT), som behandler lokalt invasive ondartede tumorer, f.eks. tilbagevendende hoved- og halskræft.

Nok at bemærke: Nobelprisen i kemi er mindst tre gange blevet tildelt forskere, der arbejder med borkemi.

Et af de seneste bidrag er “Suzuki-koblingsreaktionen” i 2010, som revolutionerede den kemiske syntese og understøtter produktudviklinger som Organic Light Emitting Display (OLED), der kan bruges til tynde, farvestrålende tv-apparater.

Bor kontra kulstof

Bor og kulstof er naboelementer i det periodiske system og ligner hinanden på mange måder. Kulstof har dog velsagtens fået større omtale. Senest har der været stor opmærksomhed omkring grafen – et atomart lag af kulstofatomer – som har mange potentielle højteknologiske anvendelsesmuligheder.

I lighed med kulbrinter danner bor en række neutrale boraner, der engang blev undersøgt som raketbrændstof, fordi de producerer en enorm mængde energi, når de reagerer med ilt. Men de viste sig ofte at være giftige og for vanskelige at kontrollere.

Elementært bor findes i 16 kendte “allotroper” – forskellige former af det samme grundstof. Kulstof har to almindelige af dem: diamant og grafit.

Den vanskelighed, der er forbundet med at kontrollere dannelsen af de ønskede borallotroper, bremser forskningen. I modsætning hertil kan kulstofmaterialer let fremstilles og studeres.

En central rolle i energiomdannelse og -lagring

Det er spændende at se forskere verden over knokle i laboratorier for at finde nye måder at bruge dette lille modige grundstof på.

Her er nogle af de store spørgsmål, som de tager fat på:

1. Bor som energikilde

Nogle forskere undersøger, om vi kan få energi fra bor ved hjælp af aneutronisk fusion – en form for fusionskraft, hvor der frigives ubetydelige mængder neutroner.

2. Bor som energibærer

Forbindelser, der indeholder bor, nitrogen og brint, kan effektivt lagre og overføre brint. Dette er vigtigt, fordi brint er en ideel kandidat til at lagre energi produceret af vindmølleparker og solcelleanlæg.

Natriumdifluoro(oxalato)borat kan på den anden side overgå nogle kommercielle forbindelser som elektrolytsalt til nye natrium-ion-batterier, som kunne være en god kandidat til energilagring i stor skala.

3. Bor til varmebevaring

Nogle anlæg til opvarmning af solvand og produktion af solenergi bruger borosilikatkollektorrør til at udnytte reflekteret stråling fra spejle, så dampturbinerne kan drives på en mere effektiv måde.

Vi har også set strengere bygningsstandarder med hensyn til varmebeskyttelse, hvilket har fremmet brugen af borater til glasfiberisolering.

Imprimeret?

Bør bor få mere opmærksomhed?

Jeg er sikker på, at vi vil se bor fortsat være en stjerne i vores teknologidrevne samfund. Fra gødning til OLED-skærme, det er klar til at få stor betydning.