114 miljoner kronor till ny forskning på Chalmers

Optiska nanoantenner, bättre förbränningsmotorer och matematik för att begripa slumpvisa skeenden – om det handlar tre forskningsprojekt på Chalmers som delar på 114 miljoner kronor i nya medel.

Bakom de tre femåriga projekten står forskarlag med Mikael Käll, Mark Linne och Holger Rootzén som huvudansvariga.

– Alla dessa tre projekt passar väl in i Chalmers strävan att tackla dagens stora, globala utmaningar, säger Chalmers rektor Karin Markides.

De nya medlen kommer från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, som delar ut drygt 700 miljoner kronor till totalt 25 forskningsprojekt inom naturvetenskap, teknik, matematik och medicin vid svenska universitet.

Projekten bedöms ligga i den internationella forskningsfronten och kunna leda till nya vetenskapliga genombrott.

Två av de tre chalmersprojekten siktar på ökad kunskap om generella skeenden i världen – från det största till det minsta. Med hjälp av matematiska och statistiska teorier ska forskarna i det ena projektet göra modeller av stora och utbredda skeenden som hur ett läkemedel transporteras genom en vävnad eller hur åsikter sprids i sociala nätverk. I det andra ska optiska antenner utvecklas och användas för att studera och förstå olika fenomen och processer i nanometerstorlek.

Det tredje siktar in sig på radikala sänkningar av motorers bränsleförbrukning.

– Jag är oerhört glad över att stiftelsen visar så stor tilltro till våra forskares förmåga att göra skillnad inom dessa viktiga områden, säger Karin Markides.

Information om samtliga forskningsprojekt som har beviljats medel i denna utlysning

Mer om de tre forskningsprojekten på Chalmers:

Optiska antenner sprider ljus över nanovärlden
37 miljoner kronor går till ett projekt där optiska antenner ska användas för att studera och förstå olika fenomen och processer i nanometerstorlek. Det leds av Mikael Käll, professor i fysik.

Användningsområdet för optiska antenner är väldigt brett. Det spänner från optisk analys av enstaka biomolekyler, över fotokatalys och solcellsforskning, till kvantoptiska effekter för framtidens kommunikationsteknologi.

För optiska antenner använder man nästan exakt samma koncept som för vanliga tv-antenner för att fokusera, förstärka och rikta ljusvågor. Men ljusvågor har en våglängd på bara några hundra nanometer. Det betyder att man måste bygga antenner för ljus av nanostrukturer.

I de flesta fallen handlar det om nanostrukturer av silver eller guld, som råkar ha i det närmaste perfekta egenskaper på grund av ledningselektronernas förmåga att svänga i takt med ljusfrekvensen (ett fenomen som kallas ytplasmonresonans). Nanoantenner av guld eller silver kan fokusera och förstärka intensiteten hos en ljusvåg flera tusen gånger inom en volym som inte är större än en molekyl.

Pressmeddelande om tidigare resultat som denna forskning bygger på.

Mikael Käll fick nyligen finansiering från Stiftelsen för strategisk forskning för att utveckla elektromagnetiska metamaterial lämpliga för nanosensorer. Metamaterialen byggs upp av täta skikt av optiska antenner.

Kontakt:
Mikael Käll, 031-772 31 19, mikael.kall@chalmers.se

Förbättrad direktinsprutning ger miljövänligare motorer
27 miljoner kronor går till ett projekt vars mål är ett genombrott inom motordesign, som kan leda till en betydande minskning av förbränningsmotorers bränsleförbrukning och koldioxidutsläpp. Projektet leds av Mark Linne, professor i förbränningsmotorteknik.

Forskning visar att det finns stora möjligheter att förbättra våra motorer med direktinsprutning. Det finns dock ett stort hinder: Vi kan inte fullt ut förutse hur förbränning i en motor går till, hur en bränslesprej bryts upp, blandas i luften och brinner. Därmed är det svårt att utforma och optimera förbränningsmotorn.

Chalmers har dock möjlighet att utveckla mycket avancerade och nya mätmetoder och modeller för att bemästra detta problem genom sin unika laserdiagnostik ballistic imaging som Mark Linne har utvecklat. Nästa steg är att avbilda vad som händer när bränsleströmmar bryts upp till sprej.

Forskarna i projektet kommer att använda ny teknik och utrustning för att utveckla en modelleringsdatabas som i dagsläget inte existerar. Därigenom kan de åstadkomma modeller som kan bidra till genombrott inom motordesign.

Mer informaton om Chalmers kompetenscentrum i förbränningsmotorteknik, Cerc.

Kontakt:
Mark Linne, 031-772 83 60, mark.linne@chalmers.se

Matematiker hanterar svindlande komplicerade system

50 miljoner kronor går till ett projekt där forskare med hjälp av matematiska och statistiska teorier ska göra modeller av stora och utbredda skeenden. Det kan till exempel vara hur temperaturen fluktuerar under en värmebölja, hur ett läkemedel transporteras genom en vävnad med miljoner porer, eller hur åsikter sprids i sociala nätverk.

Projektet leds av Holger Rootzén, professor i matematisk statistik. Målet är att ta fram nya matematiska metoder för att beskriva hur slumpmässiga fenomen utvecklar sig. Det handlar om att förstå hur lokala händelser hänger ihop med helheten.

Forskarna utgår från en enkel matematisk beskrivning av det lokala nuläget, till exempel hur temperaturen ändras minut för minut. Ur den konstruerar de en modell av hur temperaturen sannolikt fördelas i nästa tidsintervall. Denna byggs på med en ny, tills resultatet är en modell som fångar hela det slumpvisa globala skeendet.

Tillämpningarna finns inom nästan alla områden där man ska hantera stora system och få fram resultat ur stora mängder data, som till exempel inom trafiksäkerhetsforskning, marin säkerhet, eller för att förstå hur extrema väderhändelser utvecklas.

Forskarna ska också angripa några sedan länge olösta matematiska problem. De ska bland annat försöka att fullt ut bevisa att den klassiska Boltzmanns ekvation stämmer.

Mer information om Holger Rootzén och hans projekt

Kontakt:
Holger Rootzén, 031-772 35 78, rootzen@chalmers.se

Bilden:
En nanoantenn kan fungera som router för rött och blått ljus, tack vare att nanopartiklarna av guld och silver har olika optiska egenskaper. Nu har Chalmers fått medel för att gå vidare med bland annat denna forskning.
Illustration: Timur Shegai