Tre Chalmersprojekt får anslag från KAW

Av totalt 30 projekt inom medicin, naturvetenskap och teknik, tilldelar Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse projektanslag till docent Julia Wiktor, biträdande professor Timur Shegai och professor Floriana Lombardi.

Efter en internationell utvärderingsprocess bedöms deras projekt ha så hög vetenskaplig potential att de har möjlighet att leda till framtida vetenskapliga genombrott.

– Stiftelsens utvärderingsprocess är fokuserad på att identifiera projekt som ligger i den internationella forskningsfronten och som kan bidra med ny kunskap, konstaterar Peter Wallenberg Jr, ordförande för stiftelsen.

Elektricitet är en av grundvalarna för ett modernt samhälle och dess del av världens totala energikonsumtion förväntas öka från dagens 20 procent till över 50 procent år 2050. Behovet av nya, miljövänliga och energieffektiva energiomvandlingsmetoder är därför mycket stort och växande. Solceller kommer att spela en nyckelroll i denna energiomställning.

Halida perovskiter har identifierats som lovande material för solceller och optoelektroniska enheter som LED-ljus. De är dock relativt instabila och tenderar att försämras med tiden. Målet med detta projekt är att förstå gränssnittsegenskaper i befintliga materialsystem och, med hjälp av denna nya förståelse, utforma nya gränssnitt med förbättrade egenskaper samt att testa deras prestanda i faktiska solcellsprototyper.

Forskningsprojektet bygger på en samordnad insats från fyra forskargrupper, verksamma vid Chalmers tekniska högskola och Linköpings universitet, som kommer att analysera dessa gränsskikt i detalj, från atom- till enhetsnivå. De primära verktygen för detta ändamål innefattar användande och utvecklande av avancerade beräkningsmodeller och experimentella metoder vid de två universiteten och vid internationella forskningsanläggningar.

Huvudsökande: Julia Wiktor, docent vid Chalmers tekniska högskola.

Medsökande: Paul Erhart och Maths Karlsson, båda professorer vid Chalmers tekniska högskola, samt Feng Gao, professor vid Linköpings universitet.

Beviljat anslag: 25 miljoner kronor under fem år

Fotokemiska och fotokatalytiska reaktioner är avgörande för forskning om nya läkemedelssubstanser, marksaneringsteknologier och hållbara energilösningar. De återfinns inom syntesen av nya molekylstrukturer, utvecklingen av fotosensibilatorer för medicinska tillämningar, avloppsvattenrening, infångning och lagring av koldioxid samt inom produktionen av förnybara solbränslen.

Potentialen att förbättra dessa processer återfinns i skärningspunkten mellan nanoteknik och fotonik, särskilt inom området av optiska resonatorer och mikrokaviteter. Mikrokaviteter är ytterst små hålrum som vanligtvis sträcker sig från några nanometer till tiotals nanometer i diameter, och de underlättar infångandet och cirkulationen av ljus. Att avgränsa infångandet och cirkulationen till en mikrokavitet kan avsevärt förstärka ljusmateria-interaktionen och potentiellt leda till mer effektiva fotokemiska reaktioner samt nya kemiska fenomen.

Forskningsprojektet syftar till att förena principerna för fotokemi med framsteg inom optisk nanoresonatorteknik och nanofluidik. Denna integrering har potential att öppna effektivare och miljövänligare vägar inom material- och läkemedelssyntes, vilket kan visa vägen till banbrytande upptäckter och nya tillämpningar.

Beviljat anslag: 24 miljoner kronor under fem år

Huvudsökande: Timur Shegai, biträdande professor vid Chalmers tekniska högskola

Medsökande: Forskarassistent Angela Grommet och professor Christoph Langhammer, vid Chalmers tekniska högskola.

Jakten på en supraledare som fungerar i rumstemperatur och under normalt tryck betraktas idag som en helig graal i den moderna fysiken. Inte bara skulle en sådan ha potential att lösa många av dagens energiutmaningar, utan också bidra till kvantdatorers intåg i samhället.

Det material som hittills har sett mest lovande ut är en högtemperatursupraledare (HTS) baserad på kopparoxid. Men materialets komplexa korrelationer mellan elektroner och brist på justerbarhet har stått i vägen för fortsatta framsteg. Nyligen gjordes en spännande upptäckt då det betydligare enklare materialet bilager grafen uppvisade supraledande egenskaper. Genom att vrida de två grafen-lagerna i en ”magisk vinkel” skapas ett så kallat moiré-mönster med platta band och starka korrelationer mellan elektroner, vilket i sin tur ger upphov till supraledning.

Forskningsprojekt har som syfte att utforska hur man kan använda dessa moiré-mönster och kvantmetrik för att designa bandstrukturen och skapa platta band i både högtemperatursledare och bilager grafen. Genom att kombinera dessa två materialplattformar är förhoppningen att förståelsen för principerna bakom högtemperatursupraledning ska öka för att främja supraledning vid högre temperaturer, med målet att nå rumstemperatur.

Beviljat anslag: 24 000 000 kronor under fem år

Huvudsökande: Professor Floriana Lombardi, institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap på Chalmers

Medsökande i projektet: Annica Black-Schaffer från Uppsala universitet, Ulf Gran och Sergey Kubatkin från Chalmers och Johannes Hofmann från Göteborgs Universitet.