Vetenskapsrådets stora utlysning öppnar för sex nya forskningsprojekt

Anslag skapar möjlighet för tillämpning i Nanofluidprojekt

Projektet NANOHEX - Engineering of Nanoparticles and Nanofluids for Heat Exchange som leds av universitetslektor Muhammet Toprak beviljades 2,7 miljoner kronor. Projektet syftar till att utveckla en nanofluid, en kylarvätska med nanopartiklar som har en förbättrad värmeöverföringsprestanda för effektiv kylning av elektronik, datacenter eller elektroniska komponenter i höghastighetståg.

Det ekonomiska tillskottet från Vetenskapsrådet kommer att användas till att anställa en doktorand eller postdoktor som ska arbeta med projektet.
– Anslaget är av avgörande betydelse för att göra framsteg i vår forskning inom detta område. I våra tidigare projekt har vi fått en ganska god förståelse och kunskap om tillverkning och utveckling av dessa material. Forskningsarbetet är nu i ett viktig skede, som kan leda till tillämpning i industriell skala, baserad på den nya kunskapen vi har och nanofluid-kylare som utvecklas under detta projekt, säger Muhammet Toprak.

Nya grafentillämpningar för framtidens internet 

Projektet iGRAPHENE - Integrated Graphene Photonics med professor Mikael Östling i spetsen beviljades 2,589 miljoner kronor. Grafen som nanomaterial har rönt mycket uppmärksamhet de senaste åren efter upptäckten 2004 som ledde till ett Nobelpris år 2010. Det är framför allt de elektriska- och mekaniska egenskaperna som fascinerat forskarna. Grafen är huvudsakligen en semi-metall utan bandgap som gör materialet svårt att använda i direkta konventionella halvledarkomponenter. Dess ledningsförmåga och mobilitet är extremt hög.

För att kunna använda grafens egenskaper i tillämpningar krävs att man kan integrera tillverkningen av grafen och grafenbaserade strukturer i en rationell tillverkningsteknik som till exempel dagens metoder för integrerade kretsar i kisel.
– I detta projekt kommer vi att undersöka helt nya och revolutionerande tillämpningar för den optiska kommunikationen som behövs för framtidens internet. Vi avser att undersöka nya vågledarstrukturer baserade på material som har låga förluster med integrerade grafenskikt med låg kostnad och tillverkningsvänlighet, nya grafenbaserade modulatorstrukturer integrerade med vågledarna och nya grafenbaserade fotodetektorer med en originell grafenbaserad halvledar-Schottkydiod, berättar Mikael Östling.

Anslagsmedlen kommer att användas till att tillverka de nya komponenterna i Electrumlabbet samt till forskarnas lönekostnader.
– Liksom alla externa projektmedel så är anslaget från Vetenskapsrådet förutsättningen för att kunna göra denna studie, säger Mikael Östling.

En elektronisk realtidsmodell av mänskliga hjärnan 

Professor Ahmed Hemani fick 3,36 milliner kronor för projektet eBRAIN: A custom multi-chip supercomputer for real-time simulation of human brain.
– Vi planerar att i elektronik implementera en abstrakt men funktionell exakt modell av människans hjärnbark som har utvecklats av professor Anders Lansners forskargrupp vid KTH. Det nya i det här projektet är att denna implementation kommer att köras i realtid och kommer att förbruka 100-1000 gånger mindre ström jämfört med superdatorer från IBM och Cray. Det kommer också att kosta mindre och ta 1000-10000 gånger mindre utrymme. Vi hoppas att projektet kommer att göra det möjligt för hjärnan som intelligens i maskiner som används i samhället och näringslivet, berättar professor Ahmed Hemani.

Projektet kommer att genomföras i nära samarbete med professor Anders Lansner, KTH och professor emeritus Christer Svensson, LiTH. Anslaget från vetenskaprådet kommer att användas till att anställa en doktorand som kan genomföra forskningsarbetet vilket är mycket betydelsefullt för projektet.
– Innan detta bidrag, var forskningen inom detta område på skolan i stor utsträckning en finansierad aktivitet och vi kunde inte producera några betydande forskningsresultat. Med hjälp av detta anslag, hoppas vi att kunna producera forskning som får stor inverkan och förhoppningsvis attrahera fler bidragsgivare så att vi också kan bygga hårdvaran, säger Ahmed Hemani.

Prestandaförbättring för de kraftfullaste kiselkarbidkomponenterna

Kiselkarbid (SiC) är ett nytt halvledarmaterial vars egenskaper gör det möjligt att tillverka komponenter som tål mycket högre temperaturer och kan hantera mycket större elektriska effekter än till exempel kisel. – Utveckling av SiC-materialet, processer och komponenter har pågått under snart 20 år vid ICT-skolan och har medfört att vi idag har en världsunik kompetens inom detta område, berättar professor Anders Hallén som har fått 3,452 miljoner kronor av Vetenskapsrådet för projektet Charge carrier lifetime control in silicon carbide bipolar devices. 

Halvledarkomponenter för att hantera elektriska effekter fungerar ungefär som strömbrytare och används till exempel för AC/DC-omvandling eller för att reglera effekten till elmotorer. Om inte brytningen och återslutningen av strömkretsen sker på ett mycket kontrollerat sätt uppstår stora energiförluster.
– Vårt projekt handlar om att förbättra prestanda för de allra kraftfullaste SiC-komponenterna, säger Anders Hallén.
Dessa komponenter designas för att tåla spänningar på många kV. Anders Hallén berättar vidare att dioder för 10 kV nyligen har framställts i renrumslaboratoriet på skolan.
– Genom att förstå och kunna kontrollera hur laddningsbärarna, det vill säga elektroner och hål, rör sig inne i komponenterna kan man ytterligare förbättra komponenterna. För att till exempel få laddningsbärarna att försvinna snabbt kan man avsiktligt införa olika typer av defekter i materialet. I SiC kan dessa defekter bestå av enstaka kol eller kiselatomer som sitter på ”fel” ställe i kristallen och där kan elektroner och hål rekombinera och deras livstid förkortas, berättar han.
– I projektet ska vi arbeta för att förstå vilka defekter som är mest lämpade för att styra livstiden för elektroner och hål, samt att hitta på olika sätt att introducera dessa i komponenter. Projektet spänner alltså från grundläggande förståelse av atomära defekter till teknologi för att kunna processa komponenter med optimerade livstidsprofiler på ett rationellt sätt, säger Anders Hallén.

Anslaget för Charge carrier lifetime control in silicon carbide bipolar devices gör det möjligt att anställa en ny doktorand i forskargruppen som kan fokusera på detta område under 4 års tid.

Kartläggning av laddningsbärar- och värmefördelning i Galliumnitridbaserade material och komponenter 

Projektet 'Dual-probe near-field microscopy for studies of electron and heat transport in nanostructures and devices' lett av professor Saulis Marcinkevicius beviljades 3,3 miljoner kronor. Skannande optisk närfältsmikroskopi är en kraftfull mätteknik som möjliggör mätningar av optiska, elektroniska och magnetiska egenskaper hos halvledarmaterial, nanostrukturer och komponenter med hög, ungefär 20 till 100 nanometers lateral upplösning.
– Inom projektet ska vi utveckla den unika mätmetoden och använda den för kartläggning av laddningsbärar- och värmefördelning i GaN-baserade material och komponenter. Ur detta får vi detaljerad information om rumsvariationer i diffusionsegenskaper och elektro-luminescensens verkningsgrad i epitaxiella skikt, kvantbrunnar och lysdioder, berättar Saulius Marcinkevicius.

Pengarna från Vetenskapsrådet kommer huvudsakligen att användas för en doktorandanställning.
– Det här anslaget är en förutsättning för att vi ens ska kunna påbörja projektet så det betyder allt för oss, säger Saulius Marcinkevicius.

Anslag även till Professor Ana Rusu 

Projektet Mi-Soc - Multi-Source Energy Management for Self-Powered Biosensors som leds av professor Ana Rusu fick också 3,452 miljoner kronor av Vetenskapsrådet.