I tandkräm, Teflon, lysdioder och mediciner, elementärt fluor visar sitt värde, men det är mycket giftigt. Försöken att bestämma kristallstrukturen hos fast fluor med hjälp av röntgenstrålar slutade med explosioner för 50 år sedan. En forskargrupp har nu klargjort den faktiska strukturen av fluoret med hjälp av neutroner från Heinz Maier Leibnitz Research Neutron Source (FRM II).

I det första försöket att bestämma atomavstånden för fast fluor 1968, ett forskarlag i USA använde röntgenstrålar. En svår uppgift, eftersom fluor först blir fast vid cirka minus 220 °C. Och att kyla ner det aggressiva elementet resulterade i explosioner. Nobelpristagaren Linus Pauling var skeptisk till resultaten, och 1970, föreslog en alternativ strukturell modell utan att leverera det experimentella beviset. I 50 år, ingen annan kemist vågade ta sig an den känsliga uppgiften.

Använder neutroner från Heinz Maier-Leibnitz Research Neutron Source i Garching, forskare från universitetet i Marburg, Tekniska universitetet i München (TUM) och Aalto-universitetet i Finland har nu äntligen belyst strukturen.

Neutroner - de ideala sonderna

Neutroner är särskilt väl lämpade för att lokalisera fluoratomer med hög precision. Eftersom de kan penetrera även tjockväggiga provbehållare, neutroner gav professor Florian Kraus och hans team i Marburg den valda metoden. De använde pulverdiffraktometern SPODI vid FRM II tillsammans med TUM-forskaren Dr. Markus Hölzel och hans kollegor.

För sina undersökningar, forskarna implementerade en speciell mätuppsättning för att studera fluor vid mycket låga temperaturer. För detta ändamål, de använde material som är särskilt resistenta mot fluor och säkerställer säker hantering.

"Extremt exakta mätningar med neutroner är viktiga för att underlätta beräkningar för en mängd olika tillämpningar, " säger Florian Kraus. "För andra element, kristallstrukturer med hög precision har funnits tillgängliga i flera år. Syrets kristallstruktur, till exempel, har undersökts 35 gånger och kol 108 gånger."

Men fluor är också en viktig del av vardagen. Bland annat, fluorider används som tillsatser till tandkräm. De används i LED-lampor för att förvandla det kalla LED-ljuset till ett varmt vitt. Fluorföreningar tillsätts också till många läkemedel för att öka deras effektivitet.

Neutronmätningar bekräftar nobelpristagarens misstankar

Även om resultaten av mätningarna från 1960-talet inte var exakta, Florian Kraus blev ändå ganska förvånad över den stora skillnaden:"Med neutronmätningar, vi kunde lösa atomavståndet 70 procent mer exakt, " säger kemisten. "Och kristallstrukturen visar att Nobelpristagaren Linus Pauling var perfekt med sina tvivel."