Forskere vil finde strukturen af de mindste byggeklodser i nanokemien

Kirsten M. Ø. Jensen er ekspert i avancerede røntgenspredningsteknikker, der gør det muligt at udforske den atomare struktur af materialer på nanoskala. Hun forsker i at forstå sammenhængen mellem struktur og egenskaber i nanomaterialer til udnyttelse af vedvarende energi, fx i batterier og solceller. Kun ved at kende denne relation kan nye, mere effektive nanomaterialer designes og fremstilles.

Thomas Just Sørensen arbejder på at forstå sammenhængen mellem struktur og funktion for stoffer i opløsning, med et særligt fokus på de sjældne jordarter - en gruppe af grundstoffer der er essentielle i de fleste former for højteknologi fra LED-pærer til mobiltelefoner.

De to unge forskere leder hver deres forskerhold på Københavns Universitet, Kemisk Institut, og er begge tilknyttet Nano-Science Center. De har hver fået tildelt 10 millioner kr. fra Villum Fondens program for unge forskere til at forstå sammenhængen mellem struktur og funktion på nanoskala.

Grænsefladen mellem nanovidenskab og kemi
Gennem de sidste årtiers forskning er det blevet klart, at nanomaterialer kan forbedre effektiviten af mange af de teknologier, vi bruger til udnyttelse af vedvarende energi. Materialernes egenskaber varierer alt efter nanostørrelsen og den atomare struktur, og Kirsten M. Ø. Jensens projekt sigter derfor efter at kombinere nye metoder i kemisk syntese til fremstilling af nanomaterialer med studier af deres atomare stukturer.

Thomas Just Sørensens forskning i sjældne jordarter udnytter også sammenhængen mellem atomar struktur og kemiske egenskaber. En af de store udfordringer i udvindingen af europium og terbium til lavenergi belysning og computerskærme er, at det er svært at skelne mellem de forskellige grundstoffer, hvilket betyder at grundstofferne er dyre og deres fulde potentiale derfor ikke kan udnyttes. Ved at opnå ny viden om de sjældne jordarters kemi og struktur i opløsning, vil det være muligt at skelne mellem de forskellige grundstoffer, og dermed blive i stand til at udvikle metoder til udvinding af ressourcer.

Hvor Kirsten M. Ø. Jensens grundforskning kan lede til nye nanomaterialer, der kan forbedre teknologi til energiomdannelse og -opbevaring, vil Thomas Just Sørensens arbejde forsøge at sikre at vi fortsat kan have adgang til de råmaterialer, som den type højteknologiske anvendelser forbruger. De to forskningsprojekter, som Villum Fondens Young Investigator Programme støtter, har begge et stort element af grundforskning og fokus på at øge vores forståelse af hvordan verden fungerer. I fremtiden kan de grundvidenskabelige erkendelser danne grundlaget for nye teknologier.

Projekterne løber over de næste fem år, og skal opklare hvad der sker i grænselandet mellem stoffer i opløsning og faste materialer. Det vil ske ved at bruge førende forskningsfaciliteter i USA, England, Tyskland, Schweiz, Sverige og Japan til at studere strukturen af opløsninger, materialer og det uopdagede land imellem de to. MAXIV synkrotronen, der netop er åbnet i Lund i 2016, giver desuden helt nye muligheder for strukturstudier på bl.a. det kommende danske beamline DanMAX, som begge projekter vil gøre brug af. Projekterne kridter desuden banen op for brug af neutronstråling på den kommende European Spallation Source (ESS), som er under opførelse. Udover brug af store faciliteter rundt omkring i verden, giver bevillingerne mulighed for etablering af avancerede laboratorier til materialestudier i København, hvor forskningsgrupperne vil blive udvidet.

Emner