一本道

Materialanalytiskt laboratorium i 一本道

Fotograf: Olov Planthaber

Materialanalytiskt laboratorium i 一本道 (MALL) är ett ledande laboratorium för materialutveckling, avancerad karaktärisering och prototypframställning av enheter vid 一本道s universitet.

Syntes i atomskala 盲r integrerad med h枚gprecisionsanalys och renrumstillverkning f枚r att omvandla ambiti枚sa id茅er till teknologier inom ett brett spektrum av omr氓den, inklusive kvant- och bredbandshalvledare, tunnfilmsoptik, energiomvandling och lagring samt n盲sta generations elektronik.
Ett cirka 2000 m虏 stort ISO-klassificerat renrum 盲r t盲tt sammanl盲nkat med omfattande laboratorier f枚r bland annat tunnfilmsdeposition, mikroskopi, spektroskopi, diffraktion och spridning, yt- och kemisk analys, enhetstillverkning och elektrokemi. Mer 盲n 200 instrument inom materialtillv盲xt, analys och tillverkning st枚der arbetet.
Forskningen vid MALL 盲r till盲mpningsinspirerad grundforskning, med fokus p氓 att designa nya material p氓 atomniv氓 och f枚rst氓 atomistiska processer under syntesen av nanostrukturer och tunna filmer, med m氓let att m枚jligg枚ra material och processer som ger anv盲ndbara egenskaper f枚r samh盲llet. MALL verkar inom ett av Europas starkaste ekosystem f枚r material vid LiU, d盲r flera forskargrupper samlas i en tv盲rvetenskaplig milj枚, och erbjuder nationellt ledande bredd och kapacitet f枚r materialinnovation. Samarbetet 盲r globalt till sin natur och omfattar universitet, f枚retag och storskaliga forskningsinfrastrukturer v盲rlden 枚ver, inklusive synkrotron- och neutronk盲llor.


MALL i korthet

Medlemmar

Bild p氓 forskare som anv盲nde transmissionelektronmikroskop

Fotograf: Olov Planthaber
Personal: Cirka 150 seniora forskare och omkring 70 doktorander arbetar inom forskningsgrupper som Tunnfilmsfysik, Halvledarmaterial, Materialdesign, Molekyl盲r ytfysik och nanovetenskap, Nanostrukturerade material, Nanodesign, Plasma- och ytteknik, Elektroniska och fotoniska material, Sensor- och aktuatursystem, Teoretisk fysik samt Biofysik och bioteknik.

鈥 Tilltr盲de och utbildning:
Vi erbjuder 枚ppen tillg氓ng med specialistst枚d och strukturerad anv盲ndarutbildning.

鈥 Samarbete:
Vi samarbetar globalt med universitet, forskningsinstitut, industri och storskaliga forskningsinfrastrukturer.

Infrastruktur

Bild p氓 Focused Ion Beam system (FIB)

Focused Ion Beam system (FIB)
Anläggningar: Vi driver ett 2 000 m² stort ISO-klassificerat renrum med integrerade laboratorier för materialtillväxt och analys.

• Integrerade funktioner:
Vår instrumentpark stöder tunnfilmsdeposition, mikroskopi, spektroskopi, diffraktion och spridning, yt- och kemisk analys, enhetstillverkning samt elektrokemi.

• Instrument:
Forskare har tillgång till över 200 instrument för materialtillväxt, karakterisering, mikro-/nanotillverkning och prototypframställning av enheter.

• Nya investeringar:
Nya funktioner inkluderar ett fokuserat jonsystem (FIB), avancerat svepelektronmikroskop (SEM) med cirka 1 nm upplösning, röntgendiffraktion (XRD) med mikrostråle och GISAXS-funktion samt femtosekundslaserspektroskopi.

Resultat

Forskare h氓ller en lysande glasplatta i pincett.

Fotograf: Olov Planthaber
Muyi Zhang
Forskningsresultat: Vi publicerar cirka 350 vetenskapliga artiklar per år i tidskrifter med hög genomslagskraft, med en citeringsbas på omkring 27 500 (2024).

• Finansiering och omsättning:
Vår årliga forskningsomsättning är cirka 300 miljoner kronor.

• Rankning:
Inom materialvetenskap rankas Linköpings universitet konsekvent bland de ledande universiteten – högst i Sverige, bland de tio främsta i Europa och inom topp 100 i världen.

Nyheter

En n盲rbild av en person som h氓ller i en kamera.

LiU-forskare flyttar gränsen för organiska solceller

Nu har forskare vid 一本道s universitet visat hur organiska solceller kan bli mer effektiva än man tidigare trodde var möjligt. Nyckeln är att förlänga tiden elektronerna i materialet är exciterade vilket leder till bättre prestanda.

Person i labbrock i labb.

"Vi måste avmystifiera forskaren"

Henrik Pedersen forskar på kemin bakom vårt moderna samhälle. Med en stark passion för att få fler att förstå varför forskning spelar roll lämnar han gärna labbet för att möta både lågstadieelever och tv鈥憈ittare och göra det svåra begripligt.

En man h氓ller i en rulle med tryckta solceller.

Solceller från LiU snart i världens vardagsrum

I den nya fjärrkontrollen för Google TV är batterierna ersatta av tryckta organiska solceller som laddas av lamporna inomhus. Solcellerna har forskats fram vid 一本道s universitet och tagits till marknaden av avknoppningsföretaget Epishine.

En kristall som sitter p氓 en svart duk.

Kvantbitar skapas med oväntade material

För första gången har forskare visat att egenskaper hos materialfamiljen perovskiter kan användas för att skapa så kallade kvantbitar. Fynden banar väg för billigare material i framtidens kvantdatorer.

Gatuskylt som pekar mot sjukhus framf枚r en h枚g byggnad.

Patientbeslut, hjärnstimulering och mindre antibiotika får stöd

För första gången har 一本道s universitets Jubileumsstiftelse utlyst medel till forskningsprojekt. Temat för utlysningen är 鈥滷ramtida kliv för bättre hälsa鈥 och tre forskare får stöd för tvärvetenskapliga projekt inom medicin.

En man som arbetar p氓 en maskin i ett labb.

AI-boostad elektronisk näsa hittar äggstockscancer

Med hjälp av maskininlärning kan en elektronisk näsa 鈥漧ukta sig鈥 fram till tidiga tecken på äggstockscancer i blodet. Metoden är precis och enligt LiU-forskarna bakom studien skulle den på sikt kunna användas för att hitta många olika cancerformer.

Forskning

Explore our ongoing research

Competitive co-diffusion for conformal CVD

Xe added as an inert diffusion additive during B鈧凜 CVD (from TEB) raises step coverage from 0.71 to 0.97 in 10:1 aspect ratio trenches, while preserving film composition and density. Conformal penetration is also achieved in lateral high-aspect-ratio features (≥50:1). A heavier background gas likely modifies precursor transport and promotes desorption of intermediates, providing a simple handle to tune conformality in demanding geometries.

Heavy-gas鈥揳ssisted superconformal ALD 

Using a heavy inert diffusion additive for superconformal atomic layer deposition where Kr is added to the ALD process for AlN from TMA and NH3 modifies the precursor distribution in recessed features and enhances film deposition at the bottom of the trenches. Step coverage in an 18:1 aspect ratio feature increased from 1 to 1.6. Five hundred ALD cycles render 24 nm at the top surface and 39 nm at the bottom of the trench. The heavier Kr promotes the diffusion of the lighter NH3 down the trenches and could enhance the surface desorption which results in a lower GPC at the trench openings. XPS shows that the material quality is not changed when going deep inside the feature. The approach is applicable to many ALD processes.

Carbon-driven polytype control in epitaxial BN

Boron nitride is a promising two-dimensional material and a potential wide-bandgap semiconductor. CVD with organoboranes (TEB, TMB) yields h-BN that nucleates epitaxially (~4 nm) before a polytype transition to r-BN, evolving into less ordered turbostratic BN, or terminating by amorphous carbon. High resolution TEM and EELS show that carbon originating from the precursors deposits on the epitaxially growing h-BN surface and leads to polytype transition or complete surface poisoning with carbon terminating BN growth. The results question the use of organoboranes for CVD of high-quality epitaxial BN films and the polytype stability of h-BN on carbon-rich substrates such as graphene.

MXenes: synthesis, properties, and integration

Two-dimensional carbides and nitrides (MXenes) offer tunable electronic, optical, mechanical, and electrochemical properties for applications including energy storage, electromagnetic interference shielding, wireless antennas, sensing, and medicine. Vapor phase synthesis is needed for integration on chips using current microfabrication device technology and large scale environmentally friendly synthesis methods are key for wide use in future additive manufacturing technologies. Discovery of new MXenes and combination with other materials in two dimensional heterostructures will enable new properties and expand use in flexible devices actuators optical lenses artificial memory devices and quantum computing.

Towards wafer-scale 鈥済oldene鈥 (single-atom Au)

Free-standing, one-atom-thick Au sheets produced from Au-intercalated MAX phases exhibit predicted graphene-like conductivity, strong flexibility, and corrosion resistance, enabling ultra-fine traces, stretchable interconnects, and drastically reduced Au consumption in electronics. Ongoing work targets wafer-size synthesis, property testing, and device fabrication.

Nano engineering for next-generation thin-film neutron optics

Sub-nanometer control of multilayers improves performance of key neutron-optical elements. 鹿鹿B鈧凜 incorporation into Fe/Si multilayers enables higher reflectivity, improved polarization, reduced diffuse scattering, and lower roughness correlation. Adding 11B4C in Ni/Ti multilayers reduces interface widths from ~0.7 nm to ~0.3 nm and supports high-m waveguide designs. CrB鈧/TiB岬 superlattices show single-crystal quality with ~monolayer interface widths, targeting high-reflectivity Fermi choppers. Low-temperature CVD yields fully conformal 10BxC at 450 掳C with B/C > 4 for solid-state neutron-detector concepts, supporting instrument layouts that deliver higher neutron flux to samples.

Defects in silicon carbide for quantum spintronics

Single silicon vacancies and divacancies in 4H-/6H-SiC act as room-temperature spin qubits with long coherence times and optical addressability near telecom wavelengths. Charge-state control in p-i-n diodes, implantation into nanophotonic waveguides, and deterministic coupling to nearby nuclear spins enable initialization, coherent control, and entanglement of multi-spin registers. Wafer-scale material quality and mature nanofabrication provide a platform for quantum sensing and information devices based on stable color centers.

Magnetron sputter epitaxy of nitride semiconductor nanostructures

Ultrahigh-vacuum magnetron sputter epitaxy produces high-purity GaN and InAlN nanostructures. Straight, diameter-controlled nanorods, inclined and curved rods, nanochevrons, and chiral nanospirals. Diffusion-induced growth links rod length to inverse diameter and temperature, enabling geometry control for photonics, gas sensing, and high-power/optoelectronic devices. Arrays provide large junction area, low defect density, minimal substrate coupling, and periodic order for photonic engineering, including Fabry鈥揚茅rot-type nanocavity lasing and chiral nanophotonic responses.

Bioresponsive materials

Bioresponsive materials are designed to interact dynamically with their biological environment, enabling controlled therapeutic release and real-time diagnostic feedback. By integrating stimuli-responsive components, such as peptides, enzymes, or redox-active elements, into soft material matrices like hydrogels, nanocellulose, or liposomes, these systems can sense biochemical cues and respond through structural or functional changes. Such adaptive materials allow localized delivery of antimicrobial or anticancer agents, modulation of degradation and mechanical properties, and optical or colorimetric readouts of biological activity. This convergence of responsive chemistry, therapeutic functionality, and diagnostic capability defines a new generation of precision biomaterials for wound care, drug delivery, and regenerative medicine.

Emerging Optoelectronic Devices

We are investigating two promising classes of materials鈥攐rganic semiconductors and metal halide perovskites鈥攖hat have the potential to revolutionize technologies such as solar panels, LED lighting, lasers, and sensors. Organic semiconductors are composed of carbon-based molecules. They are lightweight, flexible, and can be manufactured using straightforward, solution-based techniques. Metal halide perovskites, on the other hand, are crystalline materials known for their exceptional light absorption and efficient charge transport. These materials can be tuned to emit different colors and exhibit a remarkable tolerance to defects. While both material systems show great promise, several challenges remain. For example, we need improved methods for forming uniform thin films, minimizing defects, and enhancing stability under exposure to moisture, light, and electrical stress. Additionally, there is a growing emphasis on adopting environmentally sustainable fabrication approaches, developing scalable recycling strategies, and evaluating the full life cycle of these devices. Our research focuses on developing innovative strategies and deepening our understanding of these materials to address these challenges and advance device performance.

Infrastruktur

MALL 盲r n盲ra integrerat med storskaliga forskningsinfrastrukturer. I Sverige anv盲nder vi ARTEMI, den nationella infrastrukturen f枚r avancerad elektronmikroskopi, som kopplar samman ledande mikroskopinoder och erbjuder samordnad tillg氓ng till toppmoderna mikroskop och expertis.

Vi anv盲nder 盲ven NAISS f枚r h枚gpresterande ber盲kningar, AI och datatj盲nster som st枚djer materialsimuleringar, analyser och FAIR-data, med v盲rdskap vid Link枚pings universitet.

F枚r synkrotronbaserade r枚ntgenstudier samarbetar vi med MAX IV, Sveriges nationella synkrotronlaboratorium, samt med CeXS, som 盲r den akademiska v盲rden f枚r den svenska str氓lr枚ret f枚r materialvetenskap vid PETRA III. Genom CeXS f氓r svenska anv盲ndare tillg氓ng till alla str氓lr枚r som drivs av DESY vid PETRA III, och Link枚pings universitet 盲r medv盲rd f枚r str氓lr枚ret och en central partner i centret.

Internationellt 盲r v氓ra forskare frekventa anv盲ndare av synkrotron- och neutronanl盲ggningar v盲rlden 枚ver, exempelvis PETRA III, ESRF och Diamond f枚r r枚ntgen, samt ISIS, ILL, PSI och den kommande ESS f枚r neutroner.

Organisation

I Link枚ping bedrivs materialforskning i ett antal olika konstelationer. Det finns avdelningar som bildades redan n盲r Link枚pings universitet var nytt, p氓 60-talet, och helt nystartade grupperingar. Tillsammans samarbetar de ofta 枚ver gr盲nserna i strategiska forskningsomr氓den (AFM), profilomr氓den (LSX och MATTER) eller i mindre samarbeten.


Avdelningen Elektroniska och fotoniska material (EFM)

Forskning inom vår avdelning fokuserar på utveckling av organisk elektronik för energiomvandling och lagring.

Ett ljusgr枚nt tunt ark s盲nks ner i vatten.

Halvledarmaterial (HALV)

Halvledarmaterialavdelningen bedriver forskning och utveckling av nya material för ny elektronik med fokus på kiselkarbid, III-nitrider och grafen för grundläggande och applikationsmotiverade frågor av intresse för svensk och europeisk industri.

Gruppbild

Pedersengruppen

I Henrik Pedersens forskargrupp vid 一本道s universitet arbetar vi med CVD (chemical vapour deposition) med målet att utveckla bättre CVD-processer för primärt, elektroniskt viktiga material.

Kontakt

Finansiering och partners

Forskningen vid MALL st枚ds av en bred mix av nationella och europeiska forskningsfinansi盲rer. Den grundl盲ggande finansieringen kommer fr氓n Vetenskapsr氓det (VR), Stiftelsen f枚r Strategisk Forskning (SSF), Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse (KAW) 鈥 inklusive det nationella WISE-programmet 鈥 Vinnova, Strategiska forskningsomr氓det i avancerade funktionella material (AFM vid LiU) samt Europeiska unionen.

Vi deltar ocks氓 i st枚rre forskningsinitiativ s氓som VR Linnaeus Centre och Vinnova VINNEX-program, och har erh氓llit prestigefyllda bidrag fr氓n European Research Council (ERC), inklusive ett ERC Advanced Grant.

Tillsammans m枚jligg枚r dessa finansi盲rer l氓ngsiktig materialforskning, kompetensutveckling och investeringar i strategisk utrustning som driver materialvetenskapen fram氓t vid MALL.

Publikationer

2026

Yu-Hsuan Hsu, Roger Magnusson, Rohini Sanikop, Shailesh Kalal, Justinas Palisaitis, Sagar Jathar, Katrin Pingen, Per Sandstr枚m, Issa Nseir, Arnaud le Febvrier, Urban Forsberg, Ray-Hua Horng, Kenneth J盲rrendahl, Per Eklund, Vanya Darakchieva, Jens Birch, Ching-Lien Hsiao (2026) Applied Physics Letters, Vol. 129, Artikel 031902 (Artikel i tidskrift)
Shayan Mehraeen, Amaia Ortega Santos, Nils-Krister Persson, Cedric Plesse, Jose Gabriel Martinez Gil, Edwin Jager (2026) ELECTROACTIVE POLYMER ACTUATORS, SENSORS, AND DEVICES, EAPAD 2026, Artikel 139450J (Konferensbidrag)
Ashley Dickson, Niccolo Di Eugenio, Federico Ledda, Daniele Torsello, Francesco Laviano, Flyura Djurabekova, Jesper Byggmastar, Mark R. Gilbert, Duc Nguyen-Manh, Erik Gallo, Antonio Trotta, Davide Gambino, Samuel T. Murphy (2026) SUPERCONDUCTIVITY, Vol. 18, Artikel 100264 (Artikel i tidskrift)
Brahim Marfoua, Mohammad Amirabbasi, Marcus Ekholm (2026) Physical Review B, Vol. 113, Artikel 214439 (Artikel i tidskrift)
Kanming Shi, Weidong Cai, Jiajun Qin, Lars Ohrstrom, Fanni Juranyi, Feng Gao, Maths Karlsson (2026) Journal of Materials Chemistry C (Artikel i tidskrift)
Chenglong Li, Wei Qu, Deepak Kumar, Naini Jain, Nur Wardina Syahirah binti Mohamad Fadil, Nur Najiha binti Ahmad Rasid, Emannuel Kymakis, Maria Vasilopoulou, Feng Gao, Chunxiong Bao, Peng Gao, Sanjeev Kumar Sharma, Mohammad Khaja Nazeeruddin, Abd. Rashid bin Mohd Yusoff, Haotong Wei (2026) CARBON ENERGY (Artikel, forskningsöversikt)
Huotian Zhang, Jun Yuan, Tong Wang, Yijie Nai, Nurlan Tokmoldin, Wei Liu, Shanchao Ouyang, Rokas Jasiunas, Yiting Liu, Yuxuan Li, Mohammad Saeed Shadabroo, Manasi Pranav, Nakul Jain, Xiaolei Zhang, Veaceslav Coropceanu, Artem A. Bakulin, Sai-Wing Tsang, Vidmantas Gulbinas, Safa Shoaee, Yingping Zou, Dieter Neher, Thomas Kirchartz, Feng Gao (2026) Nature Photonics (Artikel i tidskrift)
Shuohan Cheng, Yong Cui, Yang Xiao, Zhihao Chen, Zheng Zou, Haoyu Yuan, Tao Zhang, Guanlin Wang, Wenye Xu, Ni Yang, Lijiao Ma, Shaoqing Zhang, Feng Gao, Jianhui Hou (2026) Advanced Materials (Artikel i tidskrift)
Wei Liu, Yijie Nai, Huotian Zhang, Xuehong Zhou, Weidi Ma, Chunlong Sun, Muyi Zhang, Chujun Zhang, Beibei Qiu, Long Ye, Feng Gao, Jun Yuan, Yingping Zou (2026) Advanced Materials (Artikel i tidskrift)
Hans Arwin, Stefan Schoeche, Arturo Mendoza-Galvan, Kenneth J盲rrendahl, James N. Hilfiker, Roger Magnusson (2026) AIP Advances, Vol. 16, Artikel 065115 (Artikel i tidskrift)