Etikettarkiv: Lunds universitet

MAX IV – unik infrastruktur på plats

Marcus Agåker, Uppsala universitet, projektledare för Veritas. Foto: Jens C Hilner
Marcus Agåker, Uppsala universitet, projektledare för Veritas. Foto: Jens C Hilner

MAX IV är Sveriges största satsning på forskningsinfrastruktur. Infrastrukturen, med det nya strålröret Veritas, står öppen för världens forskare.

Synkrotronljuslaboratoriet MAX IV är Sveriges hittills största satsning på forskningsinfrastruktur. Bland annat erbjuder laboratoriet forskning genom resonant inelastisk röntgenspridning, även kallad mjukröntgenspridning eller RIXS. Tekniken används främst till att förstå materialegensaker på atom- och molekylnivå och är användbar för studier inom fysik, kemi, biologi, medicin och mycket mer.
De experimentella möjligheterna här går inte att hitta på andra ställen i världen, enligt Marcus Agåker, projektledare för Veritas på Uppsala universitet.
– Till exempel finns möjligheten att studera vätskor och gaser med hög spektroskopisk upplösning, eller möjligheten att följa tidsutvecklingen i material på nanosekunds-nivå till makroskopisk tid, säger han.
Infrastrukturen erbjuder testmiljöer vid 16 strål(ljus)rör vid tre acceleratorer, däribland strålröret Veritas. Lunds universitet står värd för laboratoriet och merparten av tekniken för Veritas har utvecklats på Ångströmlaboratoriet vid Uppsala universitet.
– Vid Veritas har man inom ett SSF-finansierat projekt utvecklat nya typer av experimentmiljöer för RIXS-mätningar, som nu erbjuds forskarsamhället. Dessa provmiljöer har även gjorts så att vi kan flytta experimenten mellan olika strålrör, säger Marcus.
Hans kollega Conny Såthe är strålrörsansvarig på MAX IV. Han utvecklar:
– Röntgenfotoner kan beskrivas med tre egenskaper: energi, riktning och polarisation. Medan tidigare strålrör av den här typen bara kunnat undersöka förändringar i fotonernas energi, kan vi nu undersöka alla tre – vad som händer med energi, riktning och polarisation i spridningen av röntgenljuset i det undersökta provet.

Brett spektrum av möjligheter
Ett antal projekt har redan beviljats stråltid under våren 2022 för sina mätningar. Bland annat en grupp från Oxford som tittar på batterimaterial i olika grader av uppladdning och urladdning. En annan grupp från Stockholm undersöker hur vattenmolekylen interagerar med sig själv och sin omgivning i olika extrema förhållanden, i både vätskeform och i olika is-strukturer. En tredje grupp från Brasilien studerar järnbaserade högtemperatursupraledare.
– Nu strömmar det in innovativa experimentidéer från hela världen, och det är en utmaning för MAX IV att sålla fram de mest angelägna förslagen, säger Conny.

Klicka här för att läsa mer om Veritas vid MAX IV

MAX IV – Strålröret Veritas

MAX IV är Sveriges hittills största satsning på forskningsinfrastruktur för forskning på bland annat materialvetenskap och materialteknologier. Veritas är ett av strålrören i laboratoriet och är unikt i sitt slag. Utvecklingen av experimentmiljöer vid Veritas är finansierad av bland annat SFF och utförd vid Ångströmlaboratoriet i Uppsala.

maxiv.lu.se

Nya lipaser ger hållbarare råvaruförädling

Eva Nordberg Karlsson, professor i bioteknik och Zehui Dong, industridoktorand på Lunds universitet. Foto: Jan Nordén
Eva Nordberg Karlsson, professor i bioteknik och Zehui Dong, industridoktorand på Lunds universitet. Foto: Jan Nordén

I ett gemensamt projekt förbättrar Lunds universitet och livsmedelsproducenten AAK förädlingsprocessen av biobaserade råvaror, minskar svinnet och effektiviserar resursnyttjandet.

När biobaserade råvaror ska förädlas till en slutprodukt, är andelen oanvändbara restprodukter ofta större än den andel som faktiskt når slutbrukaren. Samtidigt är omställningen till förnybara resurser viktigare än någonsin. Men den är också mer möjlig. Restprodukterna från förädlingsprocessen innehåller byggstenar som kan omvandlas till en användbar produkt. Det kräver en katalysator till vilket ett enzym kan vara idealiskt. Och tack vare bioinformatikens utveckling finns idag enorma databaser med sekvensinformation om olika enzymer – något som gör det lättare att hitta den katalysator som krävs.
Eva Nordberg Karlsson är professor i bioteknik på Lunds universitet och handledare för ett av de projekt som nyttjar den möjligheten.
– Vi ska absolut inte slarva bort restprodukterna utan se till att vi använder dem så mycket som möjligt, säger hon.

Samarbete med industrin
Projektet drivs gemensamt med företaget AAK AB, en svensk tillverkare av vegetabiliska oljor för bland annat livsmedelsindustrin och läkemedelsindustrin. Målet är att upprätta en process som effektivt omvandlar deras råvaror till önskad produkt utan oanvändbara restprodukter. I fokus är lipaser, enzym som kan katalysera omvandlingen av oljerika produkter. Till exempel Sheasmör, en av AAK:s produkter som genomgår en av de processer projektet söker effektivisera. Projektet leds av Eva och AAK:s handledare Kim Olofsson och genomförs av industridoktorand Zehui Dong.
– Med kunskap om vilka enzymer vi ska välja för olika typer av funktioner kan vi använda dem på ett smartare sätt. Genom att titta på strukturer, jämföra funktioner och spetsa de som redan finns så hittar vi hela tiden svar på hur vi kan jobba för att få dem lite bättre och lite mer specifika.
Projektet har som mål att möjliggöra en ny processlinje för AAK, och kommer att pågå fram till 2024. Och de är på god väg, menar Eva Nordberg Karlsson.
– Vi har tittat på flera alternativ och vet lite mer om vad vi ska välja och inte ska välja för att få till den resurseffektivitet vi vill nå.

LU – Lipaser för hållbar processing

Lunds universitet/Nya lipaser för hållbar processing
Projektet Nya lipaser för hållbar processing drivs av Lunds universitet och AAK AB och är finansierat av SSF. Lunds universitet grundades 1666 och är Sveriges näst äldsta lärosäte. 2022 har lärosätet omkring 46000 studenter per år och över 8000 anställda.

lu.se

Kan revolutionera fjärranalysområdet

Joakim Bood, professor i förbränningsfysik på Fysiska institutionen vid Lunds universitet. Foto: Jan Nordén
Joakim Bood, professor i förbränningsfysik på Fysiska institutionen vid Lunds universitet. Foto: Jan Nordén

Lasertekniken har ett brett tillämpningsområde, men de begränsade mätmöjligheterna med traditionell laser-radarteknik utgör i många fall en bromskloss. I ett forskningsprojekt vid Fysiska institutionen vid Lunds universitet utvecklas en helt ny typ av bakåtriktad lasring som har potential att revolutionera hela fjärranalysområdet med drastiskt förbättrad detektionskänslighet.

Lasern har kontinuerligt funnit nya användningsområden och är idag till mycket stor nytta inom forskning, industri och samhälle. I de tillämpningsområden där det är svårt att placera lasern nära arbetsområdet används i dagsläget en markplacerad laser som sänder ut en stråle riktad mot mätområdet. En detektor registrerar det laserljus som spritts mot molekyler och partiklar i atmosfären, så kallad laser-radarteknik.
– Den stora begränsningen med laser-radar-tekniken är att laserljuset då det träffar en luftpartikel väsentligen sprids lika mycket i alla riktningar, vilket gör att en extremt liten andel av det spridda laserljuset når detektorn. Dessutom minskar denna andel kvadratiskt med avståndet till mätpunkten. Det begränsar mätmöjligheterna avsevärt, säger Joakim Bood, professor i förbränningsfysik på Fysiska institutionen vid Lunds universitet och forskningsledare för SSF-projektet Bakåtriktad lasring för optisk fjärranalys, som är inne på sitt tredje år av totalt fyra.

Fyller en nyckelroll
Syftet med forskningsprojektet är att överbrygga laser-radar-teknikens fundamentala begränsningar genom att generera en bakåtriktad laserstråle där något av ämnena i den omgivande gasen fungerar som aktivt medium.
– Med bakåtriktad lasring uppnås en betydligt högre känslighet och möjlighet att mäta lägre koncentrationer. Omställningen till ett hållbart samhälle innebär att vi i ökad utsträckning behöver elda med förnyelsebara bränslen, vilket ökar behovet av effektiv beröringsfri övervakning i exempelvis ugnar och på kraftverk. Här kan den bakåtriktade lasringen med extremt korta laserpulser göra stor nytta, säger Joakim Bood.
Inom ramen för forskningsprojektet genomförs laborativa tillämpningar med ambitionen att så småningom driva utvecklingen vidare mot tillämpningar i industrin. En målsättning är att skapa en mobil plattform för den nya mättekniken som kan testas på exempelvis kraftverk, i gasturbiner eller motorer.

Lunds universitet– Förbränningsanalys

SSF-projektet Bakåtriktad lasring för optisk fjärranalys genomförs vid Avdelningen för Förbränningsfysik, Fysiska Institutionen vid Lunds universitet. Vid avdelningen bedrivs forskning och utbildning inom laser­diagnostik med tillämpningar inom allt från förbränning till insektskaraktärisering samt kemiska beräkningar av atmosfärs- och förbränningsfenomen.

Kontakt: joakim.bood@forbrf.lth.se
www.forbrf.lth.se

Verktyg för mer användbar programanalys

Emma Söderberg, forskare och biträdande universitetslektor i datavetenskap vid Lunds tekniska högskola. Foto: Jan Nordén
Emma Söderberg, forskare och biträdande universitetslektor i datavetenskap vid Lunds tekniska högskola. Foto: Jan Nordén

Många företag, myndigheter och organisationer är beroende av programvaror av hög kvalitet. Genom adaptiva utvecklingsverktyg och mer användbar programanalys hoppas forskare i Lund kunna bidra till bättre källkod och mjukvara av hög kvalitet.

Nyligen drabbades företaget Klarna av ett haveri på grund av en bugg i systemet; användare som loggat in i appen kunde ta del av andra Klarna-användares känsliga uppgifter.
– Att utveckla programvara är komplext, det involverar många olika aktiviteter och det är väldigt mycket att tänka på. Det är därför inte ovanligt att buggar uppkommer. Beroende på vilken mjukvara det handlar om, kan buggar leda till förödande konsekvenser, säger Emma Söderberg, forskare och biträdande universitetslektor i datavetenskap vid Lunds tekniska högskola.
För att hantera komplexiteten och vara produktiv använder programutvecklare verktyg som kan att hjälpa till med uppgifter som kodmanipulation, kodgranskning och koddistribution. Många av dessa verktyg använder programanalys för att hitta fel i koden eller för att föreslå förbättringar.
– Att ha hög kvalitet är jätteviktigt och kan i vissa fall vara livsavgörande. Idag finns det mjukvara i nästan allting, datorer, klockor och smarta telefoner, men även i exempelvis röntgenutrustning och i flygplan.

Källkod av hög kvalitet
I ett forskningsprojekt som finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning, undersöker Emma Söderbergs forskargrupp hur adaptiva utvecklingsverktyg kan göra programanalys mer användbar.
– Tyvärr har många utvecklare dålig erfarenhet av programanalys och utnyttjar den därför inte optimalt. Det kan exempelvis bero på svårförståeliga resultat, dåligt integrerade eller felaktiga resultat, eller rent av för många resultat. Genom att inte använda programanalys riskerar mjukvaruutvecklare att missa potentiellt viktig och användbar information.
Forskargruppen utvecklar nu ett feedback-system som kan fånga in signaler om användbarhet samt utforskar olika typer av sensorer och prober som kan optimera användbarheten för programanalys.
– Vår långsiktiga förhoppning är att våra verktyg kan stödja utvecklare att utnyttja den fulla potentialen hos programanalys, och därmed uppnå källkod av bättre kvalitet.

Lunds universitet – ADAPT

Forskningsprojektet ADAPT: Adaptive Developer Tools finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning och är ett femårigt projekt som pågår 2020–2024.
Målet är det ska vara enklare för mjukvaruutvecklare att med adaptiva utvecklingsverktyg använda programanalys till fullo, vilket kan leda till källkod av bättre kvalitet.

Kontakt: emma.soderberg@cs.lth.se

Verklighetsnära studier av proteiner

Kajsa Sigfridsson Clauss, strålrörsforskare vid MAX IV-laboratoriet i Lund. Foto: Jan Nordén
Kajsa Sigfridsson Clauss, strålrörsforskare vid MAX IV-laboratoriet i Lund. Foto: Jan Nordén

MAX IV invigdes 2016 och är en av världens ljusstarkaste synkrotronljusanläggningar. Här finns metoder för spjutspetsforskning på proteiner som kan leda till utvecklingen av framtidens läkemedel och material.

Kajsa Sigfridsson Clauss är strålrörsforskare vid MAX IV-laboratoriet i Lund. Hon leder ett team av forskare som utvecklar en provmiljö för studier av proteiner under realistiska förhållanden (AdaptoCell).
– Strålrören utgör experimentstationer dit forskare från hela världen kan vända sig med sina vetenskapliga frågeställningar. Vi guidar grupper under hela processen fram till lyckade experiment.
MAX IV har 16 strålrör med olika röntgentekniker, varav tre samarbetar i detta projekt: Balder, CoSAXS samt MicroMAX. Tillsammans bygger de en plattform för avancerade studier av proteiner på detaljnivå.
– Vi erbjuder tillgång till en rad olika tekniker, allt beroende på vilka aspekter av proteinerna som forskare vill studera.

Provmiljö för forskare
För att bättre förstå proteiners samverkan och funktion i celler behöver forskare kunna studera proteinerna i en miljö så nära cellens naturliga förhållanden som möjligt. Genom att studera proteinerna i flytande form (i kontrast till frusen form) är det möjligt att få en mer verklighetsnära kunskap om vad som faktiskt sker i cellerna.
– Vi utvecklar nu en så kallad Adapto­Cell, det vill säga mikrofluidik-baserade flödesceller för proteiner, som kan placeras och integreras vid strålrören och där anpassas till varje specifik röntgenmetod. Det är ett effektivt sätt att dels skydda de känsliga proteinerna som annars lätt tar skada av röntgenstrålen, dels en möjlighet för integrering av ytterligare analyser (à la lab-on-a-chip).
Det pågår många dynamiska utvecklings- och forskningsprojekt vid MAX IV och Kajsa Sigfridsson Clauss ser flera tillämpningsområden.
– Med Adaptocellen erbjuder vi en basprovmiljö för forskare som vill studera komplexa proteiner i lösning och hur de interagerar med varandra eller utför enzymatiska reaktioner.
Att studera och lära sig om kopplingen mellan struktur och funktionen hos enzymer och proteiner kan påverka design av både nya läkemedel och nya sätt att producera energi och bränsle. Förutom proteiner kan flödescellerna även användas för andra flytande prover inom exempelvis materialforskning.

MAX IV – AdaptoCell

Lunds universitet är värduniversitet för MAX IV, en av världens ljusstarkaste synkrotronljusanläggningar.
Forskningsprojektet Adaptopcell för användare på MAX IV finansieras av Stiftelsen för Strategisk Forskning och bedrivs på tre strålrör: Balder, CoSAXS och MicroMAX.

E-post: kajsa.sigfridsson_clauss@maxiv.lu.se
www.maxiv.lu.se

Forskning på jord en lösning för klimatet

Milda Pucetaite, forskare på biologiska institutionen vid Lunds universitet. Foto: Jan Nordén
Milda Pucetaite, forskare på biologiska institutionen vid Lunds universitet. Foto: Jan Nordén

Milda Pucetaites forskning kan leda till försök att mildra klimatförändringarna – den potentiella nyckeln finns i jorden.
– Det finns redan kol i jorden, men ökar man den så minskar mängden koldioxid i atmosfären, säger hon.

Tillsammans med sin forskargrupp vid Lunds universitet fokuserar Milda Pucetaite på jord – som inte är särskilt lätt att undersöka, eftersom den döljs i mörker av alla mineraler den innehåller. Forskargruppen har därför skapat nya verktyg, som gör det möjligt att se in i och studera jorden.
– Vi använder oss av mikrofabricerade chip gjorda av transparent material, de har små mikrostrukturer i sig som gör att vi kan ta till exempel lövrester och jord och se vilka processer som sker däri, säger Milda Pucetaite.

En pågående cykel
Detta sker genom datortomografi och spektroskopi.
– Tack vare det kan vi se in i chipen och analysera dem och ta reda på den kemiska kompositionen av materialen inuti chipen. Det är särskilt användbart när vi vill undersöka processer som reglerar kol i jorden.
Det är en ständigt pågående cykel, där koldioxid går från atmosfären till jorden och från jorden till atmosfären. Genom att öka mängden kol i jorden skulle klimatförändringarna kunna bromsas, men jorden har en övre gräns för hur mycket kol som kan lagras.
– Det är komplicerat, för klimatförändringarna och temperaturhöjningarna gör också att mikroberna i jorden blir mer aktiva och mer koldioxid frigörs, säger Milda Pucetaite.

Saktar ner processen
Hon motiveras av att se sin forskning som en del av något större. 2015 lanserades ”4 per 1000-initiativet” av franska regeringen, där målet är att öka mängden kol i jorden med 0,4 procent varje år i syfte att minska klimatförändringarna.
– För tio år sedan pratade vi om det, nu börjar vi se förändringarna. Med hjälp av den här typen av forskning kan vi sakta ner processen, men det betyder inte att vi kan slappna av och fortsätta att förorena vår planet, säger Milda Pucetaite.
Hon är egentligen fysiker men jobbar nu med mikrobiologi.
– Jag har tidigare inte tänkt på att jorden är så viktig för planeten. Det fascinerar mig att vi med hjälp av chipen kan se in i jorden, de blir ett fönster till underjorden. Förhoppningsvis kan fler människor i framtiden vara intresserade av livet under våra fötter, för det spelar roll.

Lund universitet – Jordens mikrokosmos

Forskningsprojektet ”Mikrochip ökar förståelsen av markens upptag av koldioxid” löper över fem år. Syftet är att generera kunskap kring koldioxidcykeln i jorden och att kunna skapa förutsättningar för ett hållbart jordbruk.
Projektet finansieras av Stiftelsen för Strategisk Forskning, SSF, som finansierar forskning inom naturvetenskap, teknik och medicin med 700 miljoner kronor om året.

www.cec.lu.se/sv/milda-pucetaite

Nanotekniken öppnar nya dörrar

Christelle Prinz, professor i biofysik på avdelningen för Fasta tillståndets fysik och NanoLund vid Lunds universitet. Foto: Jan Nordén
Christelle Prinz, professor i biofysik på avdelningen för Fasta tillståndets fysik och NanoLund vid Lunds universitet. Foto: Jan Nordén

Utvecklingen av nanoteknik har gått snabbt, dock är det först nu den på allvar börjar ses som en stor tillgång inom andra forskningsområden. Vid Lunds universitet utnyttjas nanorör för att utveckla nya sätt att exempelvis föra in biomolekyler i stamceller med hög effektivitet.

Christelle Prinz är professor i biofysik på avdelningen för Fasta tillståndets fysik och NanoLund vid Lunds universitet och har jobbat under många år med att utveckla nanoteknik.
– För 15-20 år sedan var det vi själva som drev på forskningen inom nanoteknik. Men nu kommer alltfler förfrågningar från andra forskningsområden som ser reella möjligheter att använda nanotekniken inom sina områden, berättar hon.
Nanotekniken kan ha en avgörande inverkan som nytt forskningsverktyg i exempelvis medicinska laboratorier för exakt manipulation av cellinnehåll och genom.

Spännande projekt
Tillsammans med sina kollegor Charlotte Ling, Jonas Larsson och Martin Hjort vid den medicinska fakulteten, driver hon ett större projekt finansierat av SSF, ”Utveckling av nanoinjektionsnålar för genetisk och epigenetisk modifiering av stamceller” som ska möjliggöra korrigering av defekter i den genetiska koden utan att skada cellen.
– Projektet kommer att inriktas på två banbrytande tillämpningar: (i) genetisk redigering av blodstamceller för genterapi och (ii) epigenetisk redigering av stamceller för att göra om dem till till exempel muskelceller (för ökat glukosupptag) och insulin-utsöndrande β-celler för utveckling av typ 2-diabetes-behandling.
På lång sikt förväntar de sig att projektet kommer att adressera flera industriella och samhälleliga behov genom att öppna för nya vägar inom terapi för flera olika typer av sjukdomar.

Ökar effektiviteten
En av de större utmaningarna har varit hur de kan ta sig igenom cellmembranet, som är otroligt svårt att penetrera utan att döda cellen.
– Vår lösning är att använda mycket lokala elektriska fält vilket försvagar membranet tillräckligt för att våra nanorör ska kunna ta sig igenom. Det elektriska fältet använder vi sedan även för att driva in molekyler i cellen.
Fördelarna med att använda nanorör för transporter av molekyler, som DNA och arvsmassa, in i cellerna är att de skonar cellerna. De tekniker som används idag, exempelvis att använda så kallad elektroporering, innebär ofta att cellerna dör.
– Det gör att de metoderna har en mycket låg effektivitet, med nanorören höjs effektiviteten betydligt, avslutar Christelle Prinz.

LU – Nanoteknik

NanoLund är ett starkt forskningsområde vid Lunds universitet som samlar 55 forskargrupper från olika discipliner med ett gemensamt intresse i nanoteknologi. Det är Sveriges största forskningsmiljö för nanovetenskap och nanoteknologi.

www.nano.lu.se

Förbättrade katalysatorer för det hållbara samhället

Johan Zetterberg, universitetslektor vid Lunds universitet. Foto: Jan Nordén
Johan Zetterberg, universitetslektor vid Lunds universitet. Foto: Jan Nordén

Katalysprocesser möjliggör stora delar av den värld vi lever i, dock används fortfarande tekniker som utvecklades för hundra år sedan. För att nå det hållbara samhället behöver katalysatorerna utvecklas vidare och förnyas.

Det konstaterar Johan Zetterberg, universitetslektor vid Lunds universitet, som nyligen fått bidrag från Stiftelsen för strategisk forskning för att utveckla en ny testutrustning som mer i detalj ska kunna förstå vad som händer i katalysatorn under processens gång.
– Idag vet vi vilka gaser vi skickar in i katalysatorn och vilka gaser vi får ut, men vad som händer under själva processen vet vi inte så mycket om.
Under katalysen interagerar katalysatorns ytor med gasmolekyler som delas upp och skapar nya molekylsammansättningar. Exempelvis i en bil reagerar den giftiga kolmonoxiden med syre och bildar koldioxid som inte är giftigt. En annan vanlig katalytisk process är den som sker vid ammoniakframställning.
– Ammoniak är nödvändig för tillverkning av konstgödsel, något som hela världen efterfrågar. Men det är en energislukande process som också genererar stora utsläpp av koldioxid. Cirka 1–2 procent av världens energikonsumtion och utsläpp av CO2 kommer därifrån och den katalytiska processen är en avgörande komponent.

Vill bygga broar
En av de viktigaste frågor enligt Johan Zetterberg är hur gaser beter sig i en katalysator under realistiska förhållanden.
– Inom ytfysiken tittar man traditionellt på katalytiska reaktioner vid extremt låga tryck. Genom en sammankoppling av flera olika mättekniker kan vår nya utrustning analysera själva förloppet inne i katalysatorn vid högre tryck, bland annat se vilka nya gaser som bildas som delsteg under reaktionen vilket är avgörande kunskaper för att utveckla tekniken. När vi vet vad som sker kanske vi kan skapa samma reaktion vid en lägre temperatur, eller kunna byta ut katalysatorytorna till andra material.
En viktig del av forskningsprojektet kommer att vara att bygga broar mellan den grundläggande forskningen och industriellt tillämpad forskning.
– Inom våra områden har diskussionen och förståelsen mellan grundläggande och mer tillämpad forskning varit begränsad. Men den mobila analysutrustning som vi utvecklar har kopplingar till både den grundläggande forskningen och industritillämpningar inom exempelvis kemiindustrin och kan därför med fördel användas tvärvetenskapligt, avslutar Johan Zetterberg.

LU – Förbättrade katalysatorer

Avdelningen för förbränningsfysik är knuten till Fysiska institutionen vid Lunds universitet och bedriver forskning och utbildning inom laser-diagnostik med tillämpningar inom allt från katalys till insektskaraktärisering samt kemiska beräkningar av atmosfärs- och förbränningsfenomen.

E-post: johan.zetterberg@forbrf.lth.se
www.forbrf.lth.se

Känslig laserdiagnostik öppnar nya dörrar

Christian Brackmann, docent i fysik vid Lunds universitet, avdelningen för förbränningsfysik. Foto: Jan Nordén
Christian Brackmann, docent i fysik vid Lunds universitet, avdelningen för förbränningsfysik. Foto: Jan Nordén

Vid Lunds universitet leder Christian Brackmann en forskargrupp som vill utöka användningsområdet för Ramanspektroskopi. Kunskapen kan exempelvis användas för karakterisering av förbränning, bättre sterilisering av ytor samt mätning av miljöutsläpp i atmosfären.

Ramanspektroskopi används idag av forskare över hela världen för att identifiera molekyler i analys av processer, material och levande celler.
– Om man belyser prover med laser får man olika ljussignaler med information tillbaka. Det kan handla om vanliga reflexer som inte är särskilt intressanta, men också om svaga Ramanspektroskopsignaler med värdefull information. Genom utveckling av ny instrumentering och metodik vill vi förstärka dessa signaler för att uppnå förbättrad detektion och känslighet, även för mätningar i tillämpade miljöer, säger Christian Brackmann, docent i fysik vid Lunds universitet, avdelningen för förbränningsfysik.

Kolfri förbränning
Kortfattat handlar det om att studera reaktioner och processer med laserljus som mätinstrument.
– Vi vill generera kemisk information som hjälper oss att förstå mer om processerna vi analyserar.
Det handlar om grundforskning som praktiskt kan användas inom många olika områden. Genom att öka känsligheten i mätningarna och kunna mäta riktigt låga halter öppnas många dörrar.
– Genom att på djupet förstå processer kan vi generera data som skulle kunna leda till viktiga genombrott, exempelvis inom förgasning, förbränning, katalys- och plasmaprocesser.
Kunskapen skulle exempelvis även kunna leda till användningen av nya bränslen som inte är kolbaserade.
– Genom att förbränna vätgas eller ammoniak skulle vi kunna uppnå en kolfri förbränning.

Flera användningsområden
Diagnostiken skulle även kunna användas inom livsmedelsindustrin eller medicinsk industri för att uppnå bättre sterilisering av ytor. Metoden kan även användas inom biomedicin, exempelvis för att mäta plack i blodkärl.
– Först behöver vi förstå och kartlägga de kemiska processerna genom experiment i laboratorier. Gör man mätningarna under välkontrollerade förhållanden får vi information som vi kan använda inom akademin för framtagning av beräkningsmodeller, vilka i sin tur kan användas inom industrin för simulering av processer.
Målet med forskningen, menar Christian Brackmann, är att utöka användningsområdet för Ramanspektroskopi.
– Ett stort genombrott skulle vara att lyckas utveckla tekniken med en riktigt hög känslighet, och kunna använda laserdiagnostiken under förhållanden där sådan diagnostik tidigare varit begränsad eller omöjlig.

LU – Ramanspektroskopi

Christian Brackmann och hans forskargrupp vill utöka användnings-området för Ramanspektroskopi.

Kontakt:
christian.brackmann@forbrf.lth.se
www.forbrf.lth.se

Gröna katalysatorer för klimatet

Maria Messing, lektor vid Lunds universitet. Foto: Jan Nordén
Maria Messing, lektor vid Lunds universitet. Foto: Jan Nordén

Kemiska processer ligger bakom en stor del av våra dagliga liv. Med hjälp av gröna katalysatorer vill en forskargrupp vid Lunds universitet bidra till en mer hållbar kemikalieproduktion i framtiden.

En katalysator är ett ämne som möjliggör, förenklar eller styr kemiska reaktioner utan att själv förbrukas. Genom bättre katalysatorer kan de kemiska processerna bli mer miljövänliga och bidra till en hållbar utveckling.
– Samhället behöver jobba med hållbarhet på många olika sätt för att klara klimatomställningen. Det räcker inte med förbud och dyra plastpåsar, vi måste även bidra genom forskning. Jag motiveras av att kunna bidra till omställningen genom att skapa gröna katalysatorer, säger Maria Messing, docent och lektor i nanofysik vid Lunds universitet.

Spelar en viktig roll
Katalysatorer behövs till oräkneliga områden; mediciner, tvål och avgasrening är bara några exempel. Utan katalysatorer vid tillverkning av gödningsmedel hade vi inte kunnat producera tillräckligt med mat för att mätta jordens befolkning. Kemikalieframställning utgör 35 procent av världens bruttonationalprodukt och katalysatorer används vid 80 procent av all kemikalieproduktion.
– Idag sker tillverkningen av katalysatorer slumpmässigt. Man provar sig fram för att hitta ett ämne som fungerar. Min forskargrupp kan designa katalytiskt aktiva partiklar och bestämma egenskaper som är optimala för den reaktion där de ska användas. På ett enkelt sätt kan vi tillverka och ändra sammansättningen av små partiklar på nanonivå. Vi kan även blanda olika material och styra storleken på partiklarna. Vi har unika möjligheter att göra olika metallblandningar där materialen förstärker varandra, berättar Maria Messing.

Bättre för miljön
Forskningsprojektet har två övergripande målsättningar: skapa katalysatorer som är mer effektiva och mer miljövänliga. Båda målen bidrar till en mer hållbar kemikalieproduktion. Maria Messing berättar:
– En av de viktigaste processerna i dagens samhälle använder en katalysator som innehåller giftigt bly. Vi kan möjliggöra samma reaktion utan bly, med andra ord gör vi själva katalysatorn mer miljövänlig. Den andra målsättningen handlar om effekt. Vid framställning av till exempel läkemedel krävs enorma mängder energi och kemikalier. Genom att skapa en bättre katalysator, kan vi göra processen mer effektiv och skona miljön.

LU – Gröna Katalysatorer

Maria Messings forskargrupp vid Lunds universitet blandar nanodesign med organisk kemi. Målsättningen är att skapa miljövänliga katalysatorer som dessutom är mer effektiva. Ju bättre de är, desto mindre energi krävs för den kemiska processen. Det innebär en mer hållbar kemikalieproduktion men även kostnadsbesparingar. Projektet får bidrag från SSF.

Maria Messing
Tel: 046-222 36 91
E-post: maria.messing@ftf.lth.se

www.nano.lu.se