Klumpen du kan se på bildet i fire forskjellige fargedrakter, er et mineral av typen sodalitt som kalles hackmanitt. Mineralet skifter farge helt på egen hånd, bare hjulpet av noe så enkelt som lysstråler fra ulike deler av spekteret, som langbølget eller kortbølget UV-lys.

Sodalittklumper kan være små eller flere meter store klumper. Noen av dem skifter ikke bare farge, men begynner å lyse i skarpt møte med UV-stråling.

Men: Tar du dem med ut i vanlig sollys, nullstiller de seg til utgangspunktet.

Og holder du en sodalittklump under en UV-lyslampe igjen, har du en fargeskinnende klump mineral i hendene. Det skal ikke mange sekunder til. Og den er utrettelig, du kan gjøre det igjen og igjen. Noen luringer har prøvd å lage bardisker av sodalitt, der tanken var at de skulle lyse opp tilværelsen for diskotekgjester.

Ikke rart mineralforsker Henrik Friis har hentet fram denne som sin favoritt. Hvordan den kan skifte farge på denne måten, skal vi komme tilbake til. Men vi kan røpe at det har med kjemi og krystallstrukturer å gjøre.

Sjelden

Friis er mineralforsker ved Naturhistorisk museum ved Universitetet i Oslo. Det var ingen selvfølge at han skulle havne her. Det er faktisk litt rart at han i det hele tatt ble steinforsker.

Han er nemlig dansk. Men så var han så veldig glad i stein. Og lidenskap lar seg som kjent vanskelig stoppe.

– Jeg begynte å samle mineraler da jeg var elleve år gammel, som ikke er så lett når man bor i Danmark, ler han.

– Det er ikke så mye stein der. Vi har sand – mye sand! Men vi hadde mye ferie i Norge.

Friis var 14–15 år første gang han hørte om det fargeskiftende mineralet sodalitt.

Det vil si, ikke all sodalitt skifter farge, bare denne varianten som er dannet i svært basiske bergarter, som ikke finnes mange steder i verden.  

Men du kan snuble over dem i Larvik-området eller på Sørøya i Vest-Finnmark. Og på Sør-Grønland. Det var der Henrik Friis fikk nærkontakt med en for første gang.

Fascinasjon før og nå

Det var i 1999. Mens Friis tok bachelorgraden, var han på en tur ledet av kuratoren for mineralogi ved museet i København – som senere skulle bli veilederen til Friis på mastergraden.

– Vi tok prøver og fant en klump med sodalitt. Jeg slo på den til den delte seg. Den var fiolett, men så ble den grønn. Den endret farge rett foran øynene mine.

– Det var kjempemoro. Sånn fargeforandring heter fotokromatisme, og du kjenner for eksempel kanskje fra brilleglass som blir mørke i sollyset. Og jeg hadde kjent til det lenge, men det å selv få oppleve det var veldig gøy.

– Det meste av det jeg studerer, er en millimeter stort eller smått og ikke så imponerende for folk flest, mens sodalittene er store klumper som skifter farge, så det er en avveksling.

Men hvordan i huleste kan en stein oppføre seg som den reneste kameleon?

På 1800-tallet nøyde steinforskerne seg med å slå fast at basisk sodalitt skiftet farge med forskjellige typer stråling. De elleville fargeskiftene var en gåte. Men eksperimentene som forskerne gjorde, var festlige nok.

– Det var på slutten av 1800-tallet, så da måtte man lage morsomme ting. Så de brukte radioaktivitet og gjorde masse forsøk med slike mineraler der de utsatte dem for radium og de nye magiske strålene – røntgenstråler.

– Radium var den store hiten på den tiden, så de utsatte mineralene for dette og for sollys og røntgenstråler og så hva som skjedde da. Det hadde ikke vært helt greit å gjøre i dag.

– Det er enkelte andre mineraler som forandrer seg på denne måten, men det er sodalitten som gjør det klart best.

Nytt funn

Så, omtrent 70 år etter beskrivelsen av fargeforandringene, foreslo noen at de kanskje hadde noe med innholdet av svovel i steinen å gjøre.

Og det stemmer, sier Friis. Her kommer den beste forklaringen forskerne har hittil: 

Sodalitten gjennomgår rett og slett en forandring i struktur og kjemi i møte med ulikt lys, og da skifter den også farge.

Så til den litt tekniske forklaringen: Sodalitt er bygget opp som en struktur med hulrom. Inne i hulrommene sitter det grupper av atomer i nettverk, nemlig kloratomer og natriumatomer. Noen ganger er kloratomene i sodalitten byttet ut med svovel. De kan ikke være der samtidig. Hvis svovel kommer inn, må klor ut.

Og etter dette er det et hulrom som står tomt.

– Når strukturen i sodalittklumpen utsettes for UV-lys, hopper det et elektron fra hulrommet der svovelatomet er og inn i det tomme hulrommet ved siden av, sier Friis.

Da skifter sodalitten farge.

Ikke før mer energi blir tilført, og det det kan skje for eksempel med sollys, hopper elektronet tilbake til hulrommet med svovel og fargen går tilbake.

Nylig fant en av Friis sine masterstudenter, Teresa Zahoransky, noe nytt om sodalittens fargetriks.

– Ofte ser vi at når vi tilfører mer og mer svovel, så får vi en større og større effekt, før det stopper.

– Men det Teresa Zahoransky fant i sodalitt, var at det faktisk var ved ekstremt små mengder at effekten var størst. Det er fordi at når du putter flere urenheter inn, så modifiserer krystallstrukturen seg – nok til å ødelegge effekten, sier Friis.

Kan sodalittens fargetriks brukes til noe?

– Jeg er veldig opptatt av å formidle til folk at et mineral faktisk er et kjemisk produkt, og at det er mulig å få nye ideer til materialer for high tech-industrien, sier han.

Friis har lenge samarbeidet med kjemikere i sin tilnærming til mineraler. Det bør ikke bare handle om å utnytte mineraler til å trekke ut grunnstoffer som gull, sølv og kobber. Vi kan lære av kjemikerne og utnytte egenskapene deres på en mer kreativ måte.

– Mineraler er egentlig bare kjemiske forbindelser som er dannet i naturen, og noen ganger har de egenskaper som vi ikke kjenner fra laboratoriene.

Han bruker sodalitten som et eksempel:

Hva hvis vi kunne bruke kjemien og strukturen i sodalitten i pengesedler, som en ekstra sikkerhet for å sikre oss mot falskneri?

Hvis evnen fargeforandringen i sodalitten kunne gjenskapes i sedlene, ville det være mulig å sjekke ektheten ved å legge den under UV-lys. Hele seddelen ville skifte farge, tenker Friis seg.

– Jeg tenker ikke bare på dette som et mineral, men som en kjemisk forbindelse. Den eneste forskjellen mellom mineraloger og kjemikere er at vi finner ting i naturen, mens kjemikerne mikser det sammen selv, sier han.

– Vi mineraloger beskriver ting, men vi er ikke så flinke til å tenke anvendelighet. Vi er fornøyd med at vi har gjort noe stort, og vi synes det er veldig kult, også går vi videre til det neste.

– Derfor er det veldig moro å jobbe med fysikere og kjemikere som har en helt annen inngang. De starter med et eller annet samfunnsproblem som de skal løse. Så når vi møtes kan det skje mye interessant.