– Vi arbetar med grundforskning. Det är först när vi vet hur strukturer ser ut på atomnivå som vi kan se vilka de praktiska tillämpningarna blir.

Det säger Xiaodong Zou, professor, mikroskopist, forskare och även stf. prefekt på institutionen för material- och miljö­kemi vid Stockholms universitet.

Svaret på flera av världens utmaningar finns i de nya material som nu växer fram. På Stockholms universitet är man med och driver utvecklingen genom avancerad grundforskning på atomär nivå.

Uthålligare energiproduktion genom bättre batterier, bränsleceller och effektivare lagring av vätgas, effektivare och miljövänlig katalys, CO2-infångare och nya typer av läkemedel med kontrollerad frisättning av substanser. Det är några exempel på de möjligheter framtidens material ger. Gunnar Svensson är prefekt och professor på institutionen för material- och miljökemi vid Stockholms universitet.

– I den moderna materialforskningen krävs allt djupare kunskap om materialegenskaper, strukturer, atomlägen och bindningsförhållanden. Vår forskning ligger i ett extremt tidigt skede och omfattar både teoretiska och experimentella modeller.

Urskiljer enskilda atomer
Elektronmikroskopet är en förutsättning för forskning på nanonivå och nu investerar institutionen tillsammans med fakulteten i nytt transmissionselektronmikroskop.

– För oss är det som att få helt nya glasögon. Vi kommer nå en upplösning på 0,8 Å, vilket gör det möjligt att urskilja enskilda atomer.

Elektronkristallografi kallas området för strukturella studier av kristaller på atomär nivå och här är Stockholms universitet världsledande. Med elektroner kan man studera kristaller som är en miljon gånger mindre jämfört med de synkrotron- och neutronstrålningsanläggningar, som byggs i MAX IV och ESS i Lund. Vi kommer att kunna ta reda på var olika atomer sitter i ett material eller i en molekyl för att kunna få fram dess egenskaper och funktioner.

En tillämpning är porösa nanomaterial med extrema CO2-absorptionsprestanda. Ett annat exempel är att ta reda på atomärstrukturer hos proteiner.

Gunnar Svensson är prefekt och professor på institutionen för material- och miljökemi vid Stockholms universitet.

Gunnar Svensson är prefekt och professor på institutionen för material- och miljökemi vid Stockholms universitet.

 
 
 

Inget rutininstrument
För att hantera ett elektronmikroskop krävs både erfarenhet och flerårig utbildning. Det gäller att planera samt förstå fysiken och kemin bakom. Mycket av arbetet handlar om att utveckla metoder för undersökningarna.

– Elektronmikroskopet är ett komplext instrument där man måste veta vad man vill åstadkomma. Till exempel att kunna skilja en verklig upptäckt från en artefakt, konstaterar Gunnar Svensson.

Mikroskopicenter till nytta för fler
Materialkemi är ett strategiskt och investeringstungt forskningsområde. Kostnaden för att köra ett elektronmikroskop är cirka 4 000 kr/timme.

– Vi ska använda skattemedel på ett effektivt sätt. Vi bygger upp en regional infrastruktur inom elektronmikroskopi tillsammans med Uppsala universitet, KTH och Swerea-KIMAB, där mikroskopicentret vid SU är en del som är öppet och tillgängligt för olika forskargrupper. Allt under gemensam handledning och vägledning.

Att ge plats för ett elektronmikroskop
Provet i ett elektronmikroskop måste vara blickstilla. Vibrationer och temperaturförändringar behöver hållas på ett minimum. Per Eriksson är projektledare på Akademiska Hus, som tar fram de byggtekniska lösningarna och driver byggprojektet.

– Vi kommer att bygga ett hus i huset i en del som har ett extra tjockt bjälklag. Där sågas ett snitt ut i betongen som förankras i berggrunden. Det gör att vi klarar vibrationskraven på cirka 5 µm/s. Runt snittet byggs väggar och en miljö konstrueras för att garantera att temperaturer inte varierar mer än 0,2 K/h.

Kommunikation avgörande
För att få ett lyckat projekt krävs ett samspel mellan institution, konstruktörer och projektledning. Alla har sina perspektiv på saker och ting. Både Per Eriksson och Gunnar Svensson trycker på hur viktig kommunikationen är mellan inblandade aktörer och att det skapas förståelse för olika intressen.

– Det som är speciellt med den här typen av projekt är att vi bygger i befintlig miljö och att varje projekt är unikt. Ett lyckat samarbete med institutionen är nyckeln till allt, avslutar Per Eriksson.