Mikroskopi-infrastruktur bidrar till hållbara material

Nya, hållbara material är en förutsättning för utvecklingen inom en rad områden som klimat, energi, kommunikation och hälsa. ARTEMI är Sveriges nationella infrastruktur för avancerad elektronmikroskopi där forskare kan studera material ända ner på atomnivå. Målet med ARTEMI är att koordinera utvecklingen av elektronmikroskopi i Sverige och att tillgängliggöra expertis för att fler användare ska dra nytta av utrustningen.

Det finns tre grundläggande metoder för att undersöka material – med protoner, neutroner och elektroner. Alla har sina speciella förutsättningar och de tre kompletterar varandra inom materialvetenskap.
Den stora fördelen med elektroner är de kan fokuseras med elektromagnetiska fält och interagerar starkt med materialet. Med kraftfulla elektronmikroskop åstadkoms en mycket hög upplösning som gör det möjligt att studera ett materials egenskaper under nanoskalan, det vill säga atom för atom. Elektronmikroskopi visar enskilda atomers positioner och kemi, vilket är avgörande för att i detalj förstå materialets egenskaper och lämplighet för olika applikationer. ARTEMI ger ett viktigt bidrag och kompletterar annan avancerad svensk materialforskningsinfrastruktur som ESS och MAX IV.
ARTEMI grundades 2022 och är ett samarbete mellan universiteten i Linköping, Stockholm, Uppsala och Lund samt KTH och Chalmers. Infrastrukturen finansieras av de medverkande lärosätena samt Stiftelsen för strategisk forskning, SSF, och Vetenskapsrådet.

Nytt mikroskop
2025 ska ett nytt toppmodernt, kraftfullt elektronmikroskop installeras på Linköpings universitet. Det kommer att göra det möjligt att studera dynamiska skeenden och mäta förändringar i realtid när material exponeras för olika typer av påverkan, som exempelvis tryck, värme, ånga, ström och gas.
– Elektronmikroskopi har en enorm bredd. Man kan studera metaller, keramer, polymerer och en rad annat, inte minst lågdimensionella och porösa material. Mycket av materialutvecklingen styrs av nanovetenskap och därför är det viktigt att se hur materialen är formade på atomskala, vilket endast kan göras med elektronmikroskopi, berättar Per Persson, professor i materialvetenskap vid Linköpings universitet och ledande mikroskopist.
Justinas Palisaitis är universitetslektor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi vid Linköpings universitet. Han har fått en femårig finansiering på 15 miljoner kronor av SSF inom ramen för programmet Research Infrastructure Fellow och är koordinator för ARTEMI. I den rollen arbetar han för att utveckla forskningsmetoder och främja åtkomst till infrastrukturen för forskare inom såväl akademi som industri, så att användare kan dra nytta av expertkunskap, nya metoder och avancerade instrument.
– ARTEMI utgör ett nav för kunskapsutbyte och samverkan mellan forskare, genom bland annat workshops, samarbeten och andra aktiviteter för kompetensutveckling. Infrastrukturen blir till nytta och glädje för forskare både nationellt och internationellt. På så sätt kan ARTEMI bidra till att utveckla nästa generations elektronmikroskopi med enormt avancerade metoder och instrument. Utmaningen med den nya, sofistikerade utrustningen blir att överföra och analysera den enorma mängd data som den kommer att generera, säger han.

Många tillämpningar
Att förstå och ta fram nya, hållbara material som är strukturerade på nanoskalan, är en nödvändighet för att lösa framtidsutmaningar. Nya nanomaterial har tillämpningar inom snart sagt alla samhällssektorer, och behövs inom viktiga områden som klimat, kommunikation, energi, hälsa och samhällsbyggnad. Det finns en växande efterfrågan och en stark drivkraft inom industri och akademi att utveckla nanomaterial som är miljövänliga, energieffektiva och hållbara genom livscykeln.
– Ett stort fokus för ARTEMI är hållbara material, som kan ersätta traditionella material, och vi tar avstamp i bland annat FN:s hållbarhetsmål i Agenda 2030. Som exempel vill vi bidra till utvecklingen av helt nya teknologier, som att använda nanopartiklar för att katalysera vatten till vätgas och syre. ARTEMI möjliggör strategisk forskning inom en rad olika områden, förklarar Per Persson.
Justinas Palisaitis framhåller att satsningen befäster Sveriges position inom materialvetenskap:
– Sverige har länge haft en framskjuten position inom både materialvetenskap och avancerad elektronmikroskopi. ARTEMI stärker landets ställning inom bägge dessa fält.