Människan ligger bakom de klimatförändringar och den påverkan på miljön som vi ser idag. Nya material är en av hörnstenarna för att kunna vända denna utveckling, då hela vårt liv är uppbyggt kring miljontals material, som fram tills nu tärt på jordens resurser. Linköpings universitet som redan är världsledande inom materialvetenskap vill nu bygga upp fler forskningsmiljöer för att snabbare nå resultat och finna lösningar på vår tids stora utmaning. Det är avgörande för vår framtid.
Hållbara material - från upptäckt till återvinning
Det finns en enorm potential till förändring genom att utveckla cirkulära och smarta material med hög effektivitet, utan att göra fler ingrepp på vår miljö och vårt klimat. Det kan handla om material som i närvaro av solljus skapar grönt bränsle eller bryter ner föroreningar. Eller material som kan fånga in och omvandla koldioxid till något användbart. Den omställning vi står inför kommer definitivt att leda till nya material och tekniker som går bortom de lösningar vi tänker oss idag, vad gäller förnybar energi, klimat, och miljö.
Professor Johanna Rosén. Foto Anna Nilsen Johanna Rosén, professor i materialfysik vid Institutionen för fysik, kemi och biologi leder forskning som utvecklar framtidens hållbara och ultratunna material. Hon är proffs på nanoteknologi, älskar att lösa problem och har som mål att skapa tunnare och mer hållbara material än vad någon annan lyckats med. Johanna och hennes forskarteam på avdelningen för materialdesign var bland annat först i världen med att göra en speciell typ av lagrade material magnetiska. De har tagit fram en handfull helt nya sådana material som kan bidra till framtidens mer energieffektiva elektronik.
– I ljuset av att vi måste gå mot ett hållbart samhälle handlar det inte bara om att hitta nya material, utan också mer energieffektiva och gröna metoder för att skapa dem. Med väsentligt förbättrade material och processer kan man framställa allt från helt återvinningsbara batterier till effektiva solceller, säger Johanna Rosén.
Supereffektiva material för grön energi
Forskarteamet vid LiU jobbar med att förbättra redan existerande material och med att kombinera teoretiska simuleringar med experiment för att ta fram helt nya material med skräddarsydda egenskaper. De bygger material med olika atomer och kan testa 100 000-tals varianter genom teoretiska simuleringar. Beräkningarna är enorma och med hjälp av en superdator kan man på bara några veckor räkna ut vilka material som verkar mest lovande för att möjliggöra upptäckter av nya material med unika egenskaper.
Teamet utvecklar både hårda material för verktygsindustrin och väldigt tunna material för energitillämpningar. Fördelen med det ultratunna materialet är att de har en så stor yta, bara en tesked av materialet kan täcka en hel fotbollsplan. Så tunna material har ofta ovanliga egenskaper, med stor potential för att användas inom en mängd olika områden. Det kan handla om allt från elektronik och smarta textilier till katalytiska material för att skapa grön energi eller bryta ner skadliga ämnen.
– Det som ligger närmast i tiden är främst effektiv energilagring i form av batterier och superkondensatorer samt avskärmning av elektromagnetism. På sikt hoppas vi kunna göra filter för luft- och vattenrening, antenner för nästa generations kommunikation, och gå mot en mängd andra användningsområden där små mängder av våra material kan göra stor skillnad, säger Johanna Rosén.
En explorativ forskningsresa
Johannas nyfikenhet ledde henne från lärarutbildning och fysikstudier vid LiU till forskning inom materialvetenskap. En drivkraft som Johanna hela tiden haft är att hitta kvinnliga förebilder, den tog henne till Tyskland, Kalifornien och Australien. 2007 återvände Johanna till LiU där hon ingick i den första kullen av ”LiU-foass”, vilket var en satsning som skapade utrymme att forska fritt. Därefter har Johanna tagit med både forskarkollegor och doktorander på en explorativ forskningsresa som bidragit till ett flertal nya upptäckter. Nu vill hon dela med sig av sin kunskap och önskar att fler forskare ska få samma chans, att på ett utforskande tillvägagångssätt få bygga upp ytterligare forskningsmiljöer.
– Satsningen på LiU-foass var en fantastisk möjlighet som gjorde att man kunde börja bygga upp en egen forskargrupp och testa egna forskningsidéer. Känslan när man upptäcker någonting nytt eller får riktigt bra resultat är häftig! Min stora önskan nu är att kunna rekrytera fler framstående forskare i början av sin karriär, som på sikt kan bygga upp sina egna forskargrupper, säger Johanna Rosén.
I slutet av 2022 valdes Johanna in som ny ledamot i Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien, IVA. Förutom ett antal substantiella projektbidrag så kantas Johannas forskarbana av prestigefulla utmärkelser från olika råd och stiftelser. Den största satsningen på materialvetenskap i Sverige någonsin, WISE (Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability), initierat och finansierat av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, öppnar dessutom nya dörrar för hennes forskning. WISE ger industri och universitet en vidare möjlighet att arbeta tillsammans mot ett gemensamt mål, för ett mer hållbart samhälle.
