鈥� Om du kollar p氓 de 17 h氓llbarhetsm氓len fr氓n FN 盲r material inte n盲mnt en enda g氓ng. Men om man tar en n盲rmare titt s氓 ser man att material kan vara l枚sningen p氓 praktiskt taget var enda ett av m氓len, s盲ger Igor Abrikosov.
Han 盲r f枚rest氓ndare f枚r det strategiska forskningsomr氓det f枚r avancerade funktionella material, AFM, som har Link枚pings universitet som v盲rd. Det har kommit till genom en satsning p氓 materialvetenskap fr氓n svenska regeringen.
Ambitionen f枚r AFM 盲r att snabba p氓 materialutveckling f枚r b氓de kommersiella till盲mpningar och som en grund f枚r framtida forskning.De konstgjorda nervcellerna som utvecklats med st枚d fr氓n AFM 盲r baserade p氓 kemiska transistorer. Foto THOR BALKHED
Men l氓t oss b枚rja fr氓n b枚rjan.
Det f枚rsta material vi m盲nniskor verkar ha intresserat oss f枚r 盲r sten. Det 盲r i alla fall det som finns kvar fr氓n de f枚rsta m盲nniskorna i arkeologiska utgr盲vningar. Genom att anv盲nda olika material har vi m盲nniskor uppt盲ckt nya s盲tt att 盲ndra och forma v氓r omgivning f枚r att den ska passa oss b盲ttre.
鈥� Materialvetenskap 盲r viktigt f枚r hela m盲nsklighetens historia. Om du kommer ih氓g din grundskoleutbildning s氓 pratar man om sten氓ldern, brons氓ldern och s氓 vidare. Det visar att material alltid har varit viktigt, s盲ger Igor Abrikosov.
Stenyxa till mobil
N盲stan alla framsteg i den m盲nskliga historien, fr氓n den f枚rsta stenyxan, till den industriella revolutionen och vidare till din uppkopplade mobiltelefon har att g枚ra med material. Det finns en linje, med material som gemensam n盲mnare, fr氓n de f枚rsta m盲nniskorna som jagar mammutar till dig som sitter och l盲ser det h盲r p氓 en digital sk盲rm.Igor Abrikosov, professor i teoretisk fysik vid Institutionen f枚r fysik, kemi och biologi vid LiU. Foto Magnus Johansson
Men att utveckla nya material 盲r en l氓ngsam process. S氓 盲ven om utvecklingen har varit exponentiell sedan sten氓ldern tar det som b盲st 20 氓r att utveckla ett nytt funktionellt material idag.
Traditionellt utg氓r materialforskning fr氓n en f枚rs枚ksmodell d盲r man testar och testar igen f枚r att se om man kan lyckas skapa ett nytt material. Det inneb盲r att en enorm m盲ngd kombinationer av grund盲mnen testas i labbet innan ett 枚nskat resultat uppn氓s.
Men forskarna vid AFM tar sig an uppgiften p氓 ett annat s盲tt. M氓let 盲r att 盲ndra hela processen fr氓n grundforskning till till盲mpning.
鈥� Om vi kan r枚ra oss bort fr氓n 鈥漷rial-and-error鈥�-s盲ttet till en mer kunskapsbaserad design kan vi korta utvecklingstiden markant. Fr氓n 20 氓r ner till kanske fyra eller fem. D氓 kommer det till och med vara m枚jligt att utveckla nya material p氓 best盲llning vilket kommer att rita om spelplanen, s盲ger Igor Abrikosov.
Samlad kunskap
I dag n盲r en ingenj枚r beh枚ver ett nytt material f氓r hen g氓 till en katalog med befintliga material och v盲lja. Materialet som v盲ljs kanske inte 盲r optimalt f枚r anv盲ndningsomr氓det men f氓r duga eftersom det inte finns n氓got annat. I framtiden ser Igor Abrikosov framf枚r sig att samma ingenj枚r kan best盲lla ett nytt material med exakt de egenskaper som kr盲vs f枚r till盲mpningen.
Han menar att det viktigaste f枚r att snabba p氓 utvecklingen 盲r att kunskapsniv氓n inom materialforskning ska n氓 en kritisk massa. Och inom AFM finns onekligen kunskap.
Cirka 150 forskare fr氓n olika f盲lt 盲r knutna till forskningsomr氓det vilket 盲r en bra utg氓ngspunkt f枚r att skapa nya id茅er. Kombinerat med moderna verktyg som artificiell intelligens, maskininl盲rning och teoretiska simuleringar blir det m枚jligt f枚r forskarna att unders枚ka m氓nga fler m枚jliga material i teorin innan de g氓r in i labbet och f枚rs枚ker g枚ra materialet i verkligheten.Lysdioder baserat p氓 perovskiter som effektivt avger bl氓tt ljus kan p氓 sikt leda till billig och energieffektiv belysning. Foto Thor Balkhed
鈥� Materialuniversumet 盲r hittills i princip outforskat. Det finns massor som kan och beh枚ver uppt盲ckas, s盲ger Igor Abrikosov.
Forskningen som bedrivs inom AFM sp盲nner fr氓n till盲mpad forskning, som skulle kunna finnas p氓 marknaden inom n氓gra 氓r, till den absolut mest fundamentala grundforskningen som utforskar gr盲nserna f枚r kemi och fysik, men som inte har n氓gon uppenbar anv盲ndning just nu.
Bevara alla typer av forskning
Ett s氓dant exempel 盲r en studie publicerad i Nature Communications d盲r AFM-forskare bidrog till stora delar av uppt盲ckten. Det handlar om uppt盲ckten av en negativ aromatisk kv盲ve-jon i en v盲ldigt avancerad kalium-kv盲vesammans盲ttning skapad under h枚gt tryck 鈥� n氓got som Igor Abrikosov beskriver som ett genombrott.
S氓 盲ven om det inte finns n氓gon till盲mpning just nu har man visat n氓got som man tidigare ans氓g vara om枚jligt. Det 枚ppnar f枚r ny kunskap och nya perspektiv och kan visa sig vara oumb盲rligt f枚r framtida till盲mpningar inom medicin eller kemiteknik.En enzymatisk biosensor implanterad i stammen p氓 en v盲xt som kan 枚vervaka dess v盲lm氓ende utan att skada v盲xten. Foto THOR BALKHED
鈥� Det 盲r v盲ldigt viktigt att f枚rst氓 att vi m氓ste bevara alla lager av forskning 鈥� grund, strategisk och till盲mpad. T盲nk p氓 uppt盲ckterna som gjordes i mitten p氓 f枚rra seklet som anv盲ndandet av kisel. Det hade ingen uppenbar anv盲ndning d氓, men utan det skulle vi inte ha teknologin vi har idag, s盲ger Igor Abrikosov.
Materialforskning beh枚vs 枚verallt
Dessutom 盲r materialforskning en plattform f枚r andra forskningsomr氓den. Till exempel skulle utforskning av rymden vara om枚jlig utan avancerade material. Och inom medicin finns alltid behovet av nya material 鈥� om du vill ha b盲ttre implantat beh枚vs material som efterliknar ben eller f枚r att f氓 b盲ttre magnetkameraunders枚kningar kr盲vs b盲ttre kontrastv盲tskor och s氓 vidare. Inom industrin beh枚vs nya bel盲ggningar f枚r att olika sk盲rverktyg ska vara skarpa l盲ngre. Och f枚r kvantdatorer beh枚ver nya material utvecklas som kan hantera kvantbitar.
Material kan till och med anv盲ndas som modeller f枚r att studera kosmologi och grundl盲ggande egenskaper hos v氓rt universum.
Allt det h盲r kombinerat kan hj盲lpa oss att f枚rst氓 v盲rlden som den ser ut idag och vad vi beh枚ver g枚ra f枚r att den ska bli s氓 bra som m枚jligt. Igor Abrikosov 盲r 枚vertygad:
鈥� Materialvetenskap 盲r en nyckel f枚r en h氓llbar framtid. Och utan den hade vi inte varit i n盲rheten av var vi 盲r idag.
Artikeln i texten: . Dominique Laniel, Florian Trybel, Yuqing Yin, Timofey Fedotenko, Saiana Khandarkhae-va, Andrey Aslandukov, Georgios Aprilis, Alexei I. Abrikosov, Talha Bin Masood, Carlotta Giacobbe, Eleanor Lawrence Bright, Konstantin Glazyrin, Michael Hanfland, Jonathan Wright, Ingrid Hotz, Igor A. Abrikosov, Leonid Dubrovinsky, Natalia Dubrovinskaia. Nature Chemistry (2023) DOI: 10.1038/s41557-023-01148-7
"Materialuniversumet 盲r hittills i princip outforskat. Det finns massor som kan och beh枚ver uppt盲ckas", s盲ger Igor Abrikosov. Foto Magnus Johansson
