Nu förstärks svensk expertis inom neutronspridning

Neutronspridning används inom en rad vetenskapliga områden. För att svensk forskning ska kunna tillvarata möjligheterna med neutronspridningsanläggningen ESS grundade SSF forskarskolan SwedNESS.
– Det var en framsynt och ambitiös satsning och vi ser nu hur ett kompetenskluster av neutronexperter håller på att växa fram i Sverige.

Det säger Martin Sahlberg, professor vid Institutionen för kemi vid Uppsala universitet och föreståndare för SwedNESS.
Forskarskolan grundades 2016 och löper över nio år. Det uttalade syftet är att främja svensk neutronforskning och förbereda inför ESS, European Spallation Source, den stora europeiska satsningen på neutronspridning som håller på att färdigställas i Lund. ESS är en extremt briljant neutronkälla som ger mikroskopisk information om struktur och rörelse i material, och kommer att användas av forskare från hela världen.
– Man hade sett att Sverige förlorat mycket kompetens inom neutronspridning när den tidigare neutronforskningen vid Studsvik lades ner. SwedNESS stärker den svenska neutronforskningen och har gett ett oerhört värdefullt tillskott av kunniga forskare. Detta ger Sverige beredskap att ta en mer ledande roll i neutronspridning, berättar Martin Sahlberg.

”SwedNESS stärker den svenska neutronforskningen och har gett ett oerhört värdefullt tillskott av kunniga forskare.”

Mycket goda resultat
SwedNESS är ett samarbete mellan universiteten i Uppsala, Stockholm, Lund och Linköping samt KTH och Chalmers. Hittills har en kull på 20 doktorander gått igenom forskarskolan och en lika stor kull är på gång att doktorera inom kort. I forskarskolan ingår bland annat kurser, sommarskolor och workshops, där doktoranderna breddar och spetsar sin kompetens och bygger nätverk. En analys av Svenska neutronspridningssällskapet visar att forskarskolan resulterat i en kraftig ökning av såväl publikationer som användare av neutronspridningsinfrastruktur.
– De här doktoranderna går ut och påverkar forskning, utveckling och tillämpning i allra högsta grad. De är jämnt spridda över akademi, industri och infrastruktur och ger spridningseffekter inom en rad områden. Tillsammans med andra initiativ från bland annat Vetenskapsrådet och Svenska neutronspridningssällskapet skapar vi nu ett kompetenskluster av neutronexperter i Sverige, säger Martin Sahlberg.

Brett användningsområde
Neutronspridning kan användas för att besvara ett brett spektrum av frågor inom fysik, kemi, geologi, biologi och medicin. Neutroner har unika egenskaper, som hjälper forskare att studera exempelvis lätta grundämnen som väte och litium i atomära strukturer. Magnetism, hur joner leds genom glas, polymerer och keramer, spänningar i metalliska material samt många frågeställningar inom livsvetenskaperna kan också med fördel studeras med neutronspridning.
Elisabetta Nocerino är en av de doktorander som gått igenom SwedNESS forskarskola. Hon tillhör den första kullen som började 2017 och hon skrev sin avhandling om kondenserad materia. Som postdoc arbetar Elisabetta på Stockholms universitet och Paul Scherrer Institut, och inom ramen för SwedNESS forskar hon nu om hållbara material som mildrar klimatförändringar.
– Bland annat tittar vi på nanocellulosa, som är superisolerande, med lägre ledningsförmåga än luft. Idag används fossilbaserad plast som isolerande material. Vi vill ersätta dessa energiintensiva material med förnybara och hållbara material, som dessutom kan fånga in koldioxid och bidra till negativa utsläpp, förklarar Elisabetta.

ESS betyder mycket
Att karaktärisera nanocellulosa och mjuka material innebär utmaningar på grund av deras komplexa, hierarkiska strukturer, dynamiska beteende och brist på långsiktig ordning jämfört med kristallina, fasta ämnen. Tekniken måste kunna lösa flera längdskalor, fånga tillfälliga förändringar och effektivt undersöka oordnade strukturer. Dessutom kompliceras det av starka interaktioner med vatten, begränsningar i traditionell instrumentering och känslig provberedning.
– För att möta de här utmaningar krävs en tvärvetenskaplig ansats som integrerar avancerade bildbehandlingsmetoder, spektroskopi, spridningsmetoder och beräkningsmodellering för att ge kunskap om strukturen, egenskaperna och beteendet hos dessa material. När ESS står klart om några år kommer det att betyda mycket för vår forskning och vi hoppas få goda möjligheter att utföra experiment på plats, säger Elisabetta.
För Elisabetta har möjligheten att ingå i SwedNESS, först som doktorand och nu som postdoc, inneburit mycket.
– Man kan faktiskt säga att SSF har lagt grunden för hela min karriär och de framgångar som jag hittills har haft i min forskning. Jag har fått möjlighet att ta risker och testa mina idéer på ett sätt som annars kan vara svårt. Nu hoppas jag att kunna bidra med kunskap och resultat som verkligen kan tillämpas och göra skillnad.