Vem upptäckte kolnanorören?

På väg hem från ett symposium i Stockholm där Sumio Iijima tilldelats Kungliga Vetenskapsakademiens Aminoffpris för sina insatser för att bestämma kolnanorörens struktur. Iijima hyllas ofta som nanorörens upptäckare, och otaliga papper citerar hans artikel i Nature¹ från 1991 med orden ”the discovery of carbon nanotubes”. Iijima nämns ofta i Nobelprisspekulationer. Under sin prispresentation talade han själv om sitt papper som ”upptäckten” av nanorören, och om bilden i artikeln som ”den första mikrografen” av nanorör. Men, det första påståendet är en sanning med modifikation och det andra en ren lögn.

Sanningen är att nanorörens upptäckt är en kontroversiell historia. De första, om än något otydliga, bilderna på kolnanorör publicerades redan 1952 av Radushkevich och Lukyanovich². De visar otvetydig nanorör med en diameter runt 50nm, dvs flerväggiga rör (MWNT). Varken författarna eller någon annan verkar dock ha insett vikten av upptäckten och pappret föll i glömska. Under tiden fortsatte arbete inom fältet som ännu inte kallades nanorör. 1976 publicerade Oberlin et al. en artikel med bilder på vad som kan vara det första enkelväggiga, eller kanske dubbelväggiga, nanoröret.³ Bland författarna fanns Moribu Endo som alltsedan dess gjort mycket arbete inom nanorörsfältet och som varit pådrivande inom kommersialisering av nanorör tex i sportutrustning. 1987 fick Hyperion Catalysis patent på tillverkning av ”cerbon fibrils with a constant diameter […] an outer region of multiple essentially continuous layers of ordered carbon atoms and a distinct inner core“⁴. Alltså precis MWNT!

Det verkliga avstampet för kolnanorören kom 1985 med Kroto, Curl och Smalleys upptäckt av C60 och Krätschmer och Huffmans metod för masstillverkning av fullerener 1990. Det var det som fick upp världens ögon för kolnanostrukturen. När Iijima publicerade sitt papper 1991 där han som första person lyckades härleda deras struktur från elektrondiffraktion så låg det helt rätt i tiden. Och det är ingen tvekan om att det var då som fältet verkligen tog fart. Sedan dess har antalet publikationer om nanorör ökat exponentiellt och fortsätter att öka fortfarande efter mer än 15 år, något som är mycket ovanligt.

Sumio Iijima har alltsedan slutet av 60-talet varit en av de ledande personerna inom elektronmikroskopi och sedan ”upptäckten” en av de absolut ledande inom nanorörsforskning⁵. Det kan ingen ta ifrån honom. Han förtjänar mer än någon annan epitetet ”Mr Nanotubes”, som Sven Lidin från KVA, introducerade honom. Att han däremot skulle vara nanorörens upptäckare är väl dock inte sant. Det hindrar förstås inte att han ständigt omnämns som just detta, och tom KVA kallade honom just det i sin första annonsering av priset (som dock aldrig gick ut till allmännheten utan bara till andra akademimedlemmar.) Iijimas roll som ”upptäckare” av nanorören, och hans villighet att acceptera denna roll, har lett till en bestående konkurrens och ovänskap mellan Endo och Iijima.

Nästan gång ni läser artiklar om Iijima som kolnanorörens upptäckare så kan det vara bra att ha i åtanke att verkligheten ofta är komplicerad och att det är svårt att sätta ett klart årtal eller namn på många upptäckter.

¹ S. Iijima, Nature 354, 56 (1991).
² L. V. Radushkevich, och V. M. Lukyanovich, Zhurnal Fizicheskoi Khimii 26, 88 (1952).
³ A. Oberlin, M. Endo, and T. Koyama, J. Cryst. Growth 32, 335 (1976).
⁴ H. G. Tennent, J. J. Barber, and R. Hoch, United States Patent no 4663230 (1987).
⁵ För övrigt publicerade Iijima bilder på kolnanorör (J. Microscopy) och fullerener (J. Cryst. Growth) redan 1980 utan att veta vad det var han hade mikroskoperat.

Andra bloggar om: Vetenskap, Kolnanorör, Kolnanotuber, Nanoteknologi.

Elöverkänslighet och strålning

En debatt har blossat upp i Storbritannien angående elöverkänslighet, i synnerhet med anknytning till mobilmaster och WiFi-nätverk. Det hela drog igång i och med ett oerhört spekulativt och skrämselinriktat avsnitt av BBC-programmet Panorama. Det fick sig en ordentlig och välförtjänt smackdown på Bad Science. Det har dock inte hindrat debatten från att sprida sig även till tidningarna. Det hela handlar om att den nuvarande utbyggnaden av mobil- och wifi-nät utsätter folk för kanske farligt höga mängder elektromagnetisk strålning. (Man använder konsekvent ordet "radiation" i programmet, något som har en obehaglig klang.) Man kan ju tycka att det är lite ironiskt att BBC skulle leda kampen mot EM-strålning med tanke på att de måste vara en av de största källorna till dylik i Storbritannien.

Vi har sedan länge en debatt om elöverkänslighet och mobil kommunikation i Sverige. Jag tänker inte hävda att mobiltelefoner är helt ofarliga, men ur en vetenskaplig och fysikalisk synvinkel finns det en del intressanta frågor. För det första handlar det om vilken strålning som anses vara farlig. Nu ligger fokus väldigt mycket på WiFi, eftersom det är nytt. WiFi (eller egentligen trådlösa lokala nätverk inom IEEE 802.11-standarden) arbetar på 2,4GHz, samma som bl a trådlösa telefoner, Bluetooth och mikrovågsugnar. Det är svårt att se någon fysikalisk anledning till att den strålningen skulle kunna ha större skadeverkan än t ex TV (~500MHz), och radio (~100MHz). Detsamma gäller naturligtvis för mobiltelefoni på 900 eller 1800 MHz. Fotonenergin är i alla fall för låg för att ha någon joniserande effekt (h*2.4GHz=10µeV) så eventuell skada måste ha annat ursprung. Man skulle kanske kunna argumentera för att det är den totala strålningsenergin som ökar inom ett brett intervall, men hur denna påverkan skulle ske är i så fall ännu okänt. Jag har sett jämförelser med att man skulle må dåligt av att bo i en miljö med mycket bakgrundsbuller, men den jämförelsen haltar då människan inte har några organ för att uppfatta fält av de frekvenserna. Döva störs inte av bakgrundsbuller.

En annan sak är hur man protesterar mot mobilantenner i närheten av skolor. Såsom mobiltelefoner fungerar, att de sänder på högre effekt om mottagningen är dålig, så borde alla föräldrar som låter sina barn använda mobiler och som är oroliga kräva en basstation nära skolan.

När det handlar om elöverkänslighet, eller elallergi, så är det en känslig fråga. Jag vill på inget sätt förminska de drabbades besvär eller förringa deras symptom, men man bör ställa sig skeptisk till att symptomen, som i högsta grad är verkliga symptom, orsakas av elfält. För det första finns en stor diskrepans mellan olika elöverkänsliga (EHS, electro hyper-sensitives); en del reagerar på elnätet; en del på mobilstrålning, eller WiFi i det aktuella fallet; en del på "all" strålning... Det konstiga är att elöverkänsliga så sällan klagar på radio eller tv, något som ju funnits i över ett halvt sekel. En annan sak är att symptomen är så olika, och ofta diffusa, med huvudvärk för en del, utslag för andra osv. Dessutom kopplas elöverkänslighet ofta till andra orsaker som amalgam. Men en avgörande orsak till skepsis måste ändå vara att sambandet mellan symptom och den påstådda verkan aldrig lyckats påvisas vetenskapligt. I en utmärkt review-artikel¹ från 2005 gås resultatet av 31 olika studier om elöverkänslighet igenom. Jag citerar från abstract:

Thirty-one experiments testing 725 “electromagnetically hypersensitive” participants were identified. Twenty-four of these found no evidence to support the existence of a biophysical hypersensitivity, whereas 7 reported some supporting evidence. For 2 of these 7, the same research groups subsequently tried and failed to replicate their findings. In 3 more, the positive results appear to be statistical artefacts. The final 2 studies gave mutually incompatible results. Our metaanalyses found no evidence of an improved ability to detect EMF in “hypersensitive” participants. Conclusions: The symptoms described by “electromagnetic hypersensitivity” sufferers can be severe and are sometimes disabling. However, it has proved difficult to show under blind conditions that exposure to EMF can trigger these symptoms. This suggests that “electromagnetic hypersensitivity” is unrelated to the presence of EMF[.]

Allstå, inga av de 31 studierna visar att EHS verkligen beror på em-fält. En läkare som varit i kontakt med EHS-patienter¹ menade att det i princip alltid handlar om fall där patienten visar symptom somm patienten själv diagnostiserat som beroende på em-fält. Trots detta hittar man flera gånger årligen motioner med formuleringar som:

Det råder ingen tvekan om att elöverkänslighet är ett verkligt sjukdomstillstånd och därför måste tas på stort allvar. (Motion 2006/07:Fö221, Kerstin Engle (s) och Helene Petersson(s).)

Diskussionen om em-fält och andra likanade frågor, tex den rådande klimatdebatten, tas ofta över av folk med en mycket begränsad insikt i vetenskapligt arbete och vetenskaplig metodik. Det riskerar inte bara att leda till en dålig debatt, utan också till felaktiga beslut som i själva verket inte alls hjälper de grupper det är menat. Visst kanske vi forskare ibland borde uppträda mer ödmjukt inför andras åsikter, men det är knappast högljudda forskare som är problemet. Tyvärr är det väl så att det vanligtvis försiktiga sättet som forskare uttalar sig på inte gör sig lika bra i rubrikform som "Här fick sju hjärntumör".

UPPDATERING: Ett underbart diagram över det elektromagnetiska spektrat: här!

¹ G. J. Rubin, J. D. Munchi, S. Wessely, Electromagnetic Hypersensitivity: A Systematic Review of Provocation Studies, Psychosom. Med. 67, 224–232 (2005). (länk)
² Privat kommunikation.

Andra bloggar om: Elöverkänslighet, elallergi, mobiltelefoner, vetenskap. Intressant?

Naturliga variationer i mängden orkaner

I en artikel i torsdagens Nature¹ visar en grupp med forskare, med Johan Nyberg på SGU som huvudförfattare, att de senaste årens stora mängd orkaner i Atlanten inte beror på mänsklig påverkan, utan snarare är en återgång till det normala. Liknande artiklar har publicerats tidigare, men Nyberg och hans medarbetare har använt nya metoder och använt samband mellan mängden orkaner och luminiscens i koraller och förekomsten av en art av foraminiferer (plankton). Och med hjälp av detta samband har man gjort beräkningar av orkanaktiviteten ända tillbaka till mitten av 1700-talet. Enligt Nyberg och hans medarbetare styrs mängden orkaner av havstemperaturen och av den vertikala vindskjuvningen (d.v.s. vindhastigheter på olika höjder i atmosfären). Dessa faktorer styrs i sin tur av havscirkulationen och av intensiteten på solstrålningen.

Ökningen av orkanaktiviteten i Atlanten är omdebatterad. Inte minst här i USA, där man fortfarande arbetar med återuppbyggnaden av New Orleans efter Katrinas härjningar och oroar sig för att allt fler orkaner kan komma att härja i framtiden. Enligt FN:s klimatpanel är det vetenskapliga läget osäkert, men det är mer troligt än inte att människan påverkar orkanaktiviteterna.

Enligt en artikel i DN vill inte Johan Nyberg se sin artikel som ett inlägg i en klimatdebatt. Men det lär nog inte hindra att hans Natureartikel trots det används i debatten. Redan idag på eftermiddagen hörde jag den stockkonservative radioprataren Rush Limbaugh referera till artikeln. Limbaugh, som sänder över 600 radiokanaler i USA och når miljontals lyssnare varje dag, missar sällan ett tillfälle att väcka misstankar mot teorierna om mänsklig påverkan av klimatet. Och idag ägnade han ett par minuter av sin show till att prata om Natureartikeln och om att orkanerna i Atlantenväxthuseffekten inte har något med mänskilg påverkan av växthuseffekten att göra.

Kanske missade Limbaugh slutklämmen i Natureartikeln? Nyberg och medarbetare förutspår nämligen att orkanerna ändå kan komma att bli fler och starkare i framtiden när havstemperaturen stiger.

1. Nyberg J, Malmgren BA, Winter A, Jury MR, Kilbourne KH Quinn TM (2007) Low Atlantic hurricane activity in the 1970s and 1980s compared to the past 270 years. Nature 447:698-702.

Omprogrammerade hudceller blir stamceller hos möss

I dag rapporterar Nature och Cell Stem Cell om nya genombrott inom stamcellsforskningen. Tre olika forskargrupper har, var för sig, visat att de kan få vanliga celler att bete sig som om de vore embryonala stamceller. Hudceller hos möss har "omprogrammerats"till att bete sig som embryonala stamceller. Och även om ingen i dagsläget vet hur lätt eller svårt det är att applicera de här resultaten på människor så är det likväl ett mycket intressant steg för den medicinska forskningen.

Det fina med stamceller är de kan utvecklas till vilken sorts cell som helst, vilket gör dem oerhört intressanta för medicinsk terapi av olika slag. Stamcellsterapi skulle kunna användas föe att behandla sjukdomar som Parkinson eller diabetes, eller för transplantation. Dock finns fortfarande ett stort MEN. Hittills har man dock inte kunnat åstadkomma stamceller utan att använda kloningstekniker, vilket förstås leder till svåra etiska överväganden, och debattens vågor har också gått höga i perioder både i Sverige och utomlands. Till det kan man lägga att kloningstekniken inte bara är etiskt ifrågasatt, utan också är besvärlig att använda rent praktiskt. Men de nya rönen har åstadkommits utan såväl ägg som embryo, vilket förstås gör den mycket attraktiv. Både ur etisk och praktisk synvinkel.

Det återstår förstås mycket forskning innan man ens vet om man kan förvänta sig att det fungerar på samma sätt för människor som för möss. Men likväl är det ett otroligt spännande och potentiellt viktigt forskningsresultat.

Referenser;
Okita, K., Ichisaka, T. & Yamanaka, S. Nature doi:10.1038/nature05934 (2007).
Wernig, M. et al. Nature doi:10.1038/nature05944 (2007).
Maherali, N. et al. Cell Stem Cell doi:10.1016/j.stem.2007.05.014 (2007).

Connectomics

Har varit i Seoul för invigningen av Korea Sweden Carbon Based Nanostructure Research Center (KSCNR). En och en halv dag av föredrag med anknytning till nanostrukturer och framförallt kolnanorör. Det bästa föredraget var dock ganska off-topic; Prof. Sebastian Seung från Howard Hughes Medical Institute och MIT talade om ”Toward a new science of connectomics”. Det ligger som sagt utanför mitt område även om Seung är fysiker i grunden. Kanske mer något för Malin på Vetenskapsnytt.

Connectome är ett nytt av en stor mängd -ome-ord, något som skall designera en helhet av något, och som blivit plågsamt ofta använt sedan HUGO-projektetet (HUman Genome Organistaion) blev så framgångsrikt. Connectomics handlar om att kartlägga anslutningarna mellan hjärnans nervceller, neuron. Det är en mäktig uppgift. En mänsklig hjärna har ungefär 10¹¹ nervceller, och varje cell har uppskattningsvis ca tiotusen anslutningar eller axon. Det gör runt 10¹⁵ axon. Problemet med att avbilda och följa dem ligger i att axonen är tunna, bara runt hundra nanometer, vilket gör dem till några av de finaste beståndsdelarna av en levande organism, och att axonen kan ringla sig upp till flera millimetrar genom hjärnan. För att kunna avbilda och sedan följa axonen genom hjärnan och indentifiera vilka celler som kommunicerar med vilka så behöver man en teknik med en upplösning där varje pixel är mindre än ca 20nm och man behöver dessutom volymavbildningsegenskaper. En teknik, som utvecklats av Kevin Briggman och Winfred Denk på MPI i Heidelberg innebär att man tillverkar ett fixerat block av hjärnvävnad som man färgar med ämnen som ökar kontrasen mellan olika celldelar och intercellulära delar. Detta i sig är en hel vetenskap. Sedan avbildar man ytan på blocket med svepelektronmikroskop (SEM), varefter man mha diamantkniv skär bort en 30nm tjock skiva och sedan avbildar man ytan igen osv¹. Sedan låter man en dator rekonstruera blocket och identifiera de olika elementen.

Det är här Seungs grupp kommer in. Datoranalysen som skall till är inte bara svår; datorer är inte särskilt bra på att identifiera mönster som ofta är inkompletta pga av varierande kontrast och andre artefakter; datamängderna är också enorma. Seung visade en video av en rekonstruktion som gjorts av ett 20x20x50µm³ stort (litet!) block. Det hade gjorts genom att man för hand gått igenom och markerat en del av volymens innehåll och låtit ett självlärande program gå igenom samma del och sedan komplettera det hela. Blocket som Seung visade innehåller ungefär 220 miljoner volymselement (voxlar) och platsar inte riktigt på en CD-skiva.

Hittills har man katalogiserat connectomet för en art, nematodmasken C. elegans. Den har 302 neuron och ca 7000 synapser, se WormAtlas. Arbetet gjordes för hand och tog runt 15 år. Nästa steg är fruktflugan Drosophila som har runt 10⁵ neuron och runt 10⁷ synapser. Blocket som Seung visade är ungefär en tusendel av fruktflugans hjärna. För det ultimata steget, den mänskliga hjärnan kommer man att behöva vänta på datorutvecklingen. Bara lagringsutrymmet som skulle behövas uppskattades till runt 5x10¹⁹ byte, eller några 1000 gånger mer än Googles lagringsutrymme.

Sådana här massiva datainsamlingsoperationer är egentligen ett av två vanliga sätt att göra vetenskap; antingen använder man de instrument man har eller kan utveckla till att plocka fram så mycket data som möjligt (ex HUGO), eller också så ställer man upp en hypotes som man sedan letar efter data som stöder eller falsifierar. De senare forskarna kan då god nytta av de stora databaserna.

Jag tycker det är spännade med de här stora projekten, som innebär att forskare från olika fält tvingas samarbeta, och som också är så avancerade att de tvingar fram en utveckling av ny teknik för att de skall kunna genomföras. Kanske är det här och inte i det direkta slutmålet som den stora vinsten kan ligga. Den ultimata spin-off-teknologin är ju www som kom till för att hantera de stora datamängder som man fick ut från CERN.

¹ K. L. Briggman, W. Denk, Curr. Opin. Neurobiol. 16, 562 (2006). Bilden därifrån.

Andra bloggar om: Vetenskap, neurologi.

Vetenskapsrådets postdok

Vetenskapsrådet (VR) har nu lagt ut statistik över vårens postdok-utlysning. Av de som fått stipendium för postdok utomlands ska mer är hälften (20 st) åka till USA. Storbritannien kommer tvåa med 5 stipendiater. Naturvetenskap och teknink (NT) och Medicin (M) har delat ut ungefär lika många stipendier, men antalet ansökningar var betydligt fler inom NT än inom M. Konkurrensen om stipendium är alltså större för naturvetare än för medicinare. När man å andra sidan tittar på ansökningar till anställning som postdok i Sverige så är trenden den motsatta, dvs många fler ansökningar inom M än inom NT, till ungefär lika många tjänster.

Oredovisade växthusgaser från skogsmark

Dikad skogsmark avger stora mängder lustgas (N₂O). I en artikel¹ som publicerades under veckan har forskare från Göteborgs universitet och SLU beräknat hur mycket det är för hela Sverige. Och det visar sig att det är en hel del! 4 700 ton per år - betydligt mer än i tidigare beräkningar. I koldioxidekvivalenter motsvarar det 1.5 miljoner ton CO₂, eller ungefär 2% av Sveriges totala utsläpp av växthusgaser.

Ganska imponerande mängder alltså. Det är växthusgaser som inte finns med i Sveriges internationella redovisning. Och eftersom största delen av lustgasavgången orsakas av dikning, rör det sig alltså om antropogen påverkan.

Referens:
Ernfors M, von Arnold K, Stendahl J, Olsson M, Klemedtsson L (2007) Biogeochemistry 84: 219-231.