Med kristallografin har de öppnat dörren till jordens inre

Kungl. Vetenskapsakademien har beslutat tilldela Gregori Aminoffs pris i kristallografi 2017 till professorerna Natalia Dubrovinskaia och Leonid Dubrovinsky, vid University of Bayreuth, Tyskland ”för deras utveckling av ny metodologi för in situ-experimentell bestämning av kristallstrukturer under extrema förhållanden – hög temperatur och tryck”. Prissumman är på totalt 100 000 kronor.

Fasomvandlingar i jordens inre uppmärksammades mycket tidigt inom geologin som en förklaring till de processer vi observerar på jordytan; kontinentaldrift, värmeflöden och jordbävningar. Experimentella metoder utvecklades för att studera de djupt liggande bergarterna, som ju inte är tillgängliga för direkta observationer. Under 70-talet påbörjades utvecklingen av diamanttryckceller (Diamond Anvil Cell, DAC) som kom att bli ett viktigt verktyg för studier av kristaller under höga tryck jämförbara med de som råder i jordens mantel ned till 3 000 kilometers djup.

Hög temperatur, tusentals grader, i tryckcellen erhålles med hjälp av laserstrålar som leds genom DAC. En utveckling som Leonid Dubrovinsky haft stor del i.

Kristallografin handlar om att studera atomstrukturer i fasta material för att med stor noggrannhet kunna bestämma var i en molekyl atomerna sitter. Kristallografin används inom kemi, biologi, medicin, geologi och materialvetenskap.

Pristagarna, det gifta paret professor Dubrovinsky och professor Dubrovinskaia, har en bakgrund inom mineralogi och kristallografi och började sin experimentella verksamhet i mitten av 90-talet med studier av oxider, silikater och (MgFe)-silikater relevanta för jordens geokemi. Resultaten av experimenten analyseras med röntgenmetodik in situ (på plats) från synkrotronljuskällor för att öka intensiteten från de ytterst små provmängdederna i diamantcellen. Mineralomvandlingen och strukturen kan då bestämmas från de rådande experimentella tryck- och temperaturförhållandena.

Som en konsekvens av strukturförändringarna vid höga tryck förändras kristallernas fysikaliska egenskaper som hårdhet, ledningsförmåga, magnetism och supraledning.

Paret Dubrovinsky-Dubrovinskajia har utvecklat metoder att i DAC genomföra fysikaliska experiment som gett uppslag till tekniska applikationer inom materialvetenskapen. I dag är det möjligt att på konstgjord väg tillverka mycket hårda material i klass med diamanter.

– Pristagarna har gjort stora insatser för att utveckla tekniken att titta på enkristaller. De har skapat en bra tillämpning för en metod som gör det möjligt att undersöka mineraler långt ner i jordens inre som vi inte hade kunnat studera annars, säger Hans Annersten, medlem i priskommittén och professor emeritus i mineralkemi och petrologi vid Uppsala universitet.

Pristagarna är i dag verksamma vid University of Bayreuth, Tyskland. Under en period på 90-talet bodde paret i Sverige, dit de flyttade med sina två små barn 1994. De forskade då vid Institutionen för geovetenskaper vid Uppsala universitet.

Prisutdelningen kommer att ske i samband med Kungl. Vetenskapsakademiens årliga högtidssammankomst, den 31 mars 2017. I samband med prisutdelningen anordnas även ett symposium inom pristemat.

Pristagarna

Natalia Dubrovinskaia, född 1961, PhD 1989 vid Moscow State University, inom kristallografi och kristallfysik, sedan 2011 professor i kristallografi och kristallfysik vid University of Bayreuth, Tyskland.

Leonid Dubrovinsky, född 1961, PhD 1986 vid Moscow State University, inom mineralogi och kristallografi. Sedan 2009 professor i högtryckskristallografi vid Bavarian Research Institute of Experimental Geochemistry and Geophysics (BGI) vid University of Bayreuth University of Bayreuth, Tyskland.

Kungl. Vetenskapsakademien, stiftad år 1739, är en oberoende organisation som har till uppgift att främja vetenskaperna och stärka deras inflytande i samhället. Akademien tar särskilt ansvar för naturvetenskap och matematik, men strävar efter att öka utbytet mellan olika discipliner.