Supermikroskop tænder nye håb hos forskere

Grundstenen er lagt på byggepladsen ved Odarlövsvägen lidt uden for Lund, og om fem år vil European Spallation Source, ESS, levere de første neutroner til forskningsbrug. Først i 2029 vil mikroskopet være fuldt udbygget. Alligevel glæder forskere sig allerede nu til at få beam-tid på det nye supermikroskop.

“ESS bliver en kæmpegevinst for forskning i materialekemi. Vi vil for eksempel kunne studere i real time, hvordan nanokrystaller dannes, og derved opnå en forståelse for deres unikke egenskaber”, siger Bo Brummerstedt Iversen, som er professor i kemi ved Aarhus Universitet og leder af Danmarks Grundforskningsfonds Center for materialekrystallografi. Han ser store perspektiver.

“Med ESS vil vi kunne se den atomare struktur bag elektrokemiske processer, og det vil åbne for meget store fremskridt inden for eksempelvis energilagring og energikonvertering, uanset om vi taler solceller, gaslagring, batterier eller noget helt fjerde”. Superledningens gåde Anlægget ved Lund bliver en lille by i sig selv med adskillige bygninger og flere tusinde forskere, der arbejder med projekter af mange slags.

Neutronspredning kan give helt ny viden indenfor så forskellige områder som fysik, kemi, geologi, biologi, medicin, arkæologi og kunst. Lektor Kim Lefmann fra Nano-Science Center på Niels Bohr Institutet fremhæver superledere som eksempel på et forskningsområde, der kan forandre verdens energiforsyning. Superledere er materialer, der under afkøling kan føre store mængder elektrisk strøm helt uden tab.

“Finder vi en superleder, der virker ved stuetemperatur, bliver verden et helt andet sted med verdensdækkende elnet og billig geotermisk energi fra Island, vindenergi fra Nordsøen og solenergi fra Sahara”. I dag ved forskerne, at superledning handler om samspillet mellem strøm og magnetisme. De ved bare ikke hvordan.

“Vi skal bruge ESS til at finde ud af, hvad der foregår. Et hold af danske og schweiziske forskere har udviklet et instrument – en måleopstilling – til ESS, der er optimeret til måling af magnetiske signaler. Instr mentet bliver mindst 100 gange mere kraftfuldt end noget, der findes på kloden i dag. Og med det håber vi at finde de afgørende spor mod superledningens gåde”, siger Kim Lefmann.

ESS kan undersøge materialer ved hjælp af spredning af langsomme neutroner. Spredning betyder i ESS-sammenhæng, at en stråle ændrer vinkel ved kollision med et materiale, der kan være hårdt, blødt eller levende. Resultaterne fra ESS vil forandre og forbedre teknologien bag computerchips, kosmetik, vaskemidler, tekstiler, maling, brændselsceller, superledere, klimabeskyttelse, transport, fødevareproduktion, medicin og grøn energi. Medicin uden bivirkninger Kilden til de nye teknologier bliver forskernes indsigt i processer i alle typer materialer – også levende celler.

“Jeg håber at få ny viden om de membraner, der omkranser vores celler, og især om de såkaldte membranproteiner, der er rigtigt svære at håndtere og studere”, fortæller Lise Arleth, der er professor i biofysik ved Niels Bohr Institutet. “I praksis står de for stofudvekslingen ind og ud af cellerne og dermed for cellernes samspil og kommunikation med hinanden. De er de allermest hyppige mål for medicinske molekyler, der så fx skruer op eller ned for udvekslingen af et givent stof i situationer, hvor der i forbindelse med sygdom er opstået ubalance”.

Fascinerende strukturer
Forskernes håb gælder ikke kun nye teknologier, uanset hvor gavnlige de måtte være. ESS skaber også spændt forventning om at få nye svar på en række store hvorforspørgsmål – bare for at vide det.

“Jeg er motiveret af at forstå den materielle verden, der omgiver os – ikke så meget for at lave ny teknologi, men simpelthen fordi vores umiddelbare omgivelser er fyldt med fascinerende strukturer på mange forskellige længdeskalaer”, fortæller Dorthe Posselt, der er lektor i fysik på Roskilde Universitet.

Hun forsker i struktur og dynamik af bløde materialer. Da grundstenen til ESS blev lagt i oktober, sad Dorthe Posselt i et telt på en bar mark uden for Lund sammen med nogle hundrede andre videnskabsfolk og teknikere fra hele Europa.

“Der blev i bedste melodigrandprix stil vist en video med hilsener fra 26 involverede institutioner rundtomkring i Europa – deltagerne i Schweiz lavede bølge, i München havde man fundet Lederhosen frem, og ungarerne vinkede iført hvide kitler. Man fik virkelig en fornemmelse af et internationalt samarbejdsprojekt båret frem af stor entusiasme. Det er virkelig inspirerende at være en del af så stort et projekt, der giver mulighed for at vekselvirke med førende forskere og dygtige specialister inden for materialeforskning – og så vil det give danske neutronspredere et fælles mål at arbejde hen imod”.