Port-GISANS: Avslöjar funktionalitet i lipidmembran

Grundinformation

Period: 2022-01-01 – 2025-12-31
Finansiär: Vetenskapsrådet
Bidragstyp: Projektbidrag

Beskrivning

Projekttitel: Port-GISANS: Avslöjar funktionalitet i lipidmembran
Huvudsökande: Max Wolff, avdelningen för materialfysik
Beviljade medel: 7 944 238 SEK för perioden 2022-2025

I vår vardag utnyttjar vi en mängd olika material där inte bara materialets egenskaper är viktigt, men också ytan som vi kanske också kan känna med våra fingrar eller se med våra ögon. Den kan kännas skrovlig eller vara blank och kanske ha ett fint regelbundet mönster som man kan titta på med olika mikroskop ända ned på atomnivå. Om vi kombinerar flera olika material kan gränsskiktet mellan dem också ha stor betydelse för deras egenskaper samt hur detta påverkar olika applikationer i vårt dagliga liv. Egenskaper vid ytor och i gränsskikt är med andra ord mycket viktiga för t.ex. hur effektiva och långlivade uppladdningsbara batterier är, hur snabba framtidens datorer kan bli, hur snabbt en gruvborr slits eller hur vår kropp reagerar på ett höftledsimplantat.

Att studera ett gränsskikt mellan två material kan vara mycket svårt, speciellt om inte något av materialen är genomskinliga. Då kan man utnyttja en teknik som kallas ”grazing incidence small-angle neutron scattering”, vanligen förkortat som ”GISANS”. Denna typ av teknik kräver en speciell typ av ljus, så kallad ”neutronstrålning” vilket kräver stora forskningsanläggningar för att framställa. Med GISANS-tekniken kan vi utnyttja neutronernas förmåga att tränga igenom materia för att studera tunna filmer och gränsskikt mellan olika material. Dessutom kan olika isotoper av samma ämne sprida neutroner väldigt olika. Detta gör neutrontekniker till utmärkta verktyg för att avslöja var specifika komponenter i en komplex blandning befinner sig. Allt detta gör också GISANS till ett mycket mer effektivt och kraftfullt verktyg jämfört med motsvarande teknik som istället använder röntgenstrålar (dvs. GISAXS).

I Sverige bygger vi just nu i Lund tillsammans med Europeiska partners den mest kraftfulla neutronkällan i världen, European Spallation Source (ESS). Ett svenskt initiativ att förbereda design och konstruktion av ett dedikerat och världsledande GISANS-instrument (kallad SAGA) på ESS är redan igång för att dra nytta av denna kraftfulla neutronkälla. Ytkemi och ytfysik är viktiga områden för svenska forskare där man vunnit stora internationella framgångar. Därför har också svensk industri varit ledande inom nya material för olika tillämpningar inom en rad områden från elektronik och fordonsindustri till medicinska tillämpningar. Nu har svensk akademi och industri slagit sig samman för att jobba mot ett större nationellt engagemang vid ESS. Detta engagemang inkluderar även att bygga upp instrument och provmiljöer, vilket skapar helt unika och nya möjligheter för Sverige. Det öppnar för högteknologiska företag att utveckla, designa och leverera förstklassig teknikutrustning och instrumentering. På så sätt ges svensk akademi och industri redan från början en unik möjlighet att skapa starka samarbeten med ESS och samtliga europeiska partners.

Syftet med denna ansökan är att utnyttja det intresse som genererats av SAGA-projektet för att bygga ett svenskt GISANS-instrument på ESS. Vi vill också förbättra tillgången till GISANS-tekniken på lite kortare sikt och samtidigt bygga upp kompetens inom neutroninstrumentdesign och -konstruktion vilket kommer gagna SAGA. Projektet kommer att leverera en portabel GISANS-adapter som gör det lättare att använda befintliga neutroninstrument runt om i Europa. Arbetet med att utveckla optiska komponenter i detta projekt kommer att göras på befintliga neutroninstrument. Den svenska nationella infrastrukturen Super-ADAM på Institut Laue Langevin i Frankrike är en neutronreflektometer som erbjuder en idealisk plattform för testning av optik på grund av tillgänglighet i form av mättid. Prestandan hos Port-GISANS kommer att avsevärt förbättra befintliga lågvinkelspridnings (SANS)-instrument som till exempel KWS2 på MLZ (Garching, Tyskland) och SANS2D (ISIS, UK). Därmed kan kompetensuppbyggnad inom instrumentdesign och GISANS-tekniken genomföras som förberedelse för att designa och bygga upp SAGA-instrumentet vid ESS.