Anders Østergaard Madsen

Fagområde

Kemi.

Forskningsprojekt

Hvordan kan man designe krystaller? Undersøgelse af polymorfe krystaller med røntgenstråler.

Kort beskrivelse af projektet

Min forskning fokuserer på at opnå ny indsigt om molekylers egenskaber i fast fase – deres vekselvirkninger og dynamik. Jeg benytter især røntgen- og neutronstråling til at undersøge strukturen af krystaller. Mit seneste arbejde omhandler polymorfe krystaller. Polymorfi handler om stoffers evne til at krystallisere i forskellige strukturer, som for eksempel kulstofs evne til at krystallisere som diamant, grafit og C60. Fænomenet er særligt vigtigt i fremstillingen af lægemidler, pigmenter og sprængstoffer, fordi forskellige polymorfe strukturer kan have meget forskellige egenskaber.

Da mekanismerne bag polymorfi kun i begrænset omfang er forstået, er det svært at forudsige og rationelt designe krystalstrukturer. Der er mange eksempler på konsekvenserne af mangelfuld kontrol af polymorfi. Polymorfer kan pludseligt krystallisere samtidigt, og nogle krystalformer kan forsvinde efter at have været fremstillet i mange år. Polymorfe systemer giver en enestående mulighed; fordi de molekyler, der indgår i polymorfe krystaller, er identiske, må alle forskelle i molekylernes egenskaber skyldes de forskellige vekselvirkninger, som molekylerne oplever i de forskellige krystalformer. En nærmere analyse af disse forskelle hjælper os med at forstå de vigtigste årsager til krystallernes dannelse, vækst og egenskaber.

De forskningsmæssige udfordringer og perspektiver

Polymorfi optræder i mange vidt forskellige systemer – at sige noget generelt om polymorfi kræver en lang række detaljerede studier, og en kombination af mange forskellige eksperimentelle teknikker.

Hvad er de langsigtede perspektiver?

At kunne designe faste stoffer med ønskede egenskaber. Det kunne være muligheden for at variere opløseligheden af et lægemiddel på tabletform, så det virker i kroppen over det tidsrum, man ønsker - eller forbedre materialerne i en solcelle, så den kan holde længere.

Hvordan forholder projektet sig til områdets internationale udvikling?

Der er stor fokus på krystaldesign og polymorfi internationalt. I den forbindelse er det normalt at bestemme krystalstrukturer ved hjælp af røntgenstråling. Min forskning går et skridt videre og benytter røntgenstrålerne til at analysere molekylernes dynamik og vekselvirkninger i krystallerne.

Hvordan opstod din interesse for netop dette forskningsfelt?

Interessen for polymorfi er opstået af en generel grundvidenskabelig interesse for, hvordan molekyler vekselvirker.

Hvilke muligheder giver pengene fra Ung Eliteforskerprisen dig?

Pengene giver mig mulighed for at udvide mit internationale samarbejde – jeg vil invitere samarbejdspartnere til København og selv deltage i konferencer og samarbejder i hele verden.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg er far til Astrid (9 år), Ea (6 år) og Alfred (4 år), og dem bruger jeg selvfølgelig meget af min fritid sammen med. Ellers forsøger jeg at udforske Københavns mange kulturelle muligheder sammen med min kæreste Christina – jeg har en passion for billedkunst og har udover min kemiuddannelse et sidefag i kunsthistorie fra universitetet.

Fødested, gymnasium og bopælskommune

Født i København, student fra Nørre Gymnasium og bopæl i Egedal Kommune.

Forskningsrådets begrundelse for tildeling af prisen

Anders Østergaard Madsen erhvervede sin ph.d.-grad fra Kemisk Institut, Københavns Universitet i 2007. Igennem sin ph.d. og efterfølgende postdoc har han opbygget en stor eksperimental erfaring fra European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) i Grenoble, Frankrig, og ligeledes et imponerende internationalt netværk med de stærkeste i feltet fra forskningsinstitutioner i blandt andet USA, Italien, Frankrig og Australien. Han har 14 publikationer i førende tidsskrifter, blandt andet i nogle af de internationale førende tidsskrifter ”Nature” og ”Angewandte Chemie”. I 2009 modtog han et Steno-stipendium fra Det Frie Forskningsråd | Natur og Univers til at fortsætte sin forskning på Kemisk Institut, Københavns Universitet.

Formålet med Anders Østergaard Madsens projekt er at studere polymorfi i krystallinske organiske stoffer. Fænomenet er vigtigt for fremstillingen, og virkningen, af lægemidler, fordi forskellige polymorfe strukturer kan have meget forskellige egenskaber - et velkendt eksempel er ren karbon som bestanddel i de henholdsvis meget forskellige materialer, diamant og grafit. Det kan betyde forskellen mellem liv og død, når et lægemiddel, der førhen har fungeret, pludselig ikke har samme egenskaber som før, fordi den kendte fremstillingsmetode pludselig fører til et nyt polymorft materiale med helt nye egenskaber. Fænomenet har også stor fundamental interesse, fordi man ved at studere polymorfe krystaller kan lære om, hvilke fysiske og kemiske faktorer der er vigtige for, at et stof kan krystallisere, og hvilken fastfasestruktur der er mest sandsynlig. Anders Østergaard Madsen vil benytte røntgenkrystallografi, nuklear magnetisk resonans spektroskopi og beregninger til at opnå en bedre forståelse af polymorfi. Specielt vil han koncentrere sig om entropiens betydning for dannelse og stabilitet af polymorfe krystaller. Et af emnerne bliver polymorfi i forbindelse med dannelse af såkaldte amyloider; fibriller, der optræder i forbindelse med en lang række sygdomme, bla. Alzheimer's, type-II diabetes og Parkinsons.

Det Frie Forskningsråd | Natur og Univers har på den baggrund valgt at indstille Anders Østergaard Madsen som modtager af Det Frie Forskningsråds pris som Ung Eliteforsker 2009.

Yderligere oplysninger om projektet

Anders Østergaard Madsen. Telefon: 3532 0283, 2590 5920 (mobil); e-mail: .

Yderligere oplysninger om baggrunden for prisen

Formand for Det Frie Forskningsråd | Natur og Univers, professor Michael Gjedde Palmgren. Telefon: 3533 2592; e-mail: .

Forskningsprojektets videnskabelige titel

Insights into crystal engineering from X-ray and neutron diffraction based charge density analysis of polymorphic crystals.

Bevilling fra Det Frie Forskningsråd | Natur og Univers

4.280.471 kr.

Ansættelsessted

Københavns Universitet, Kemisk Institut

Forskningsprojektet udføres på

Københavns Universitet, Kemisk Institut