60 miljoner till banbrytande forskning vid Linköpings universitet

Igor Abrikosov, professor i teoretisk fysik, får drygt 33 miljoner kronor och Magnus Berggren, professor i organisk elektronik, får drygt 27 miljoner kronor under fem år från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Forskningen ska resultera i kvantbitar i rumstemperatur respektive förnyelsebart bränsle ur vatten.

Igor Abrikosov får tillsammans med kollegor vid Linköpings och Stockholms universitet drygt 33 miljoner kronor för att under fem år ta fram kvantmekanikens minsta beståndsdelar, så kallade q-bits, i rumstemperatur. Förhoppningen är att forskningen ska kunna lägga grunden för en ny teknisk revolution med exempelvis nya typer av sensorer för medicinskt bruk och en säker kvantkommunikation.

Halvledarkomponenter som utnyttjar kvantmekaniska effekter finns redan i dag - dioder, transistorer och lasrar som de senaste åren blivit en viktig del av modern kommunikationsteknik. Men hittills har den minsta enheten för kvantinformation, q-biten, bara varit möjlig att skapa vid mycket låga temperaturer, till exempel i supraledande material.

– Vi behöver pålitliga fasta material som fungerar som kvantbitar, q-bits, om vi ska kunna arbeta i rumstemperatur. Vi vet att det finns fasta material, exempelvis diamant, där kvantmekaniska spinn i defekter i materialet har just de egenskaper som passar för en q-bit, säger Igor Abrikosov.

Med hjälp av superdatorkraft har han och hans grupp också gjort beräkningar och simuleringar som visar att kvantmekaniska spinn i defekter i andra fasta material kan ha liknande egenskaper.

– Vi ska nu studera ämnen med stora bandgap, såväl kiselkarbid som nitrider, exempelvis aluminiumnitrid och galliumnitrid, och har goda förhoppningar att hitta nya kandidater, säger han.

Igor Abrikosov står för de teoretiska beräkningarna medan LiU-forskarna docent Vanya Darakchieva, professor Tien Son Nguyen och gästprofessor Mathias Schubert står för de experimentella delarna. Professor Mohamed Bourennane vid Stockholms universitet har sin expertis i att ta fram elektroniska komponenter.

– Vi är både stolta och glada över att ha tilldelats medel till vårt projekt där styrkan ligger i att vi går hela vägen, från de teoretiska beräkningarna i superdatorer, till att verifiera resultaten genom experiment, fram till konkreta komponenter som exempelvis en PIN-diod, säger Igor Abrikosov.

Framtidens flytande bränsle

Professor Magnus Berggren får tillsammans med forskarkollegor vid LiU drygt 27 miljoner kronor under fem år för att ta fram ett flytande bränsle ur vatten och syre.

I projektet ska forskarna ta fram en miljövänlig och effektiv metod att tillverka väteperoxid, H₂O₂ som när det omvandlas till vatten och syrgas frigör en stor mängd energi. Väteperoxid används i dag främst inom massaindustrin för att bleka pappersmassa, men dagens tillverkning är allt annat än miljövänlig.

Forskarna vid Laboratoriet för organisk elektronik, LOE, har sedan tidigare tagit fram ett elektriskt ledande papper som består av nanocellulosa och ledande polymerer. De har också helt nyligen upptäckt att organiska kristaller av färgämnen och elektriskt ledande polymerer är utmärkta katalysatorer för att omvandla såväl solljus som el, tillsammans med vatten och syre, till väteperoxid. Väteperoxiden kan sedan omvandlas tillbaka till vatten och syrgas i slutna bränsleceller, där den kemiska energin omvandlas till elektrisk energi.

– De är en ren och lycklig tillfällighet att kunskaperna om färgämnens katalytiska egenskaper, elektriskt ledande papper och elektrokemi finns under samma tak här på Laboratoriet för organisk elektronik, säger Magnus Berggren, som också är laboratoriets chef.

Färgämnen som kan utvinnas ur växter får tränga in i det ledande pappret som sedan stoppas ner i vatten och syrgas och utgör anod eller katod i en process, ett flöde, som drivs antingen direkt av solljus, fotoner, eller av elektrisk ström, elektroner.

– Om fem år ska vi ha framme flera olika typer av anoder och katoder som när vi använder dem i ett katalytiskt system med vatten bildar väteperoxid. Vi ska också ha fått fram en organisk bränslecell som genererar el från omvandlingen av väteperoxid till syrgas och vatten, säger Magnus Berggren.

– Eftersom verkningsgraden i processen ligger nära 100 procent kan väteperoxid också användas som energilager för förnyelsebar energi, som vind-eller solenergi, säger Eric Glowacki, forskare vid LOE och knuten till Wallenberg Centrum för Molekylär Medicin.

Förutom Eric Glowacki, med sin expertis inom de organiska kristallerna i färgämnen och Magnus Berggren själv består forskargruppen vid LiU av professor Xavier Crispin, professor Igor Zozoulenko samt universitetslektorerna Magnus Jonsson, Thomas Ederth och Roger Gabrielsson.

Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse har i den här omgången beviljat totalt 640 miljoner kronor till 22 forskningsprojekt inom medicin, naturvetenskap och teknik som bedöms ha möjlighet att leda till framtida vetenskapliga genombrott.

– Vi är stolta och tacksamma över de medel vi får. Med sina långsiktiga satsningar på excellent forskning är det Knut och Alice Wallenbergs stiftelse själva som står bakom det faktum att Sverige idag är en ledande forskningsnation inom flera olika områden, säger Magnus Berggren.

Kontakt:

Igor Abrikosov  igor.abrikosov@liu.se  013 28 56 50

Magnus Berggren  magnus.berggren@liu.se  011 36 36 37