Nya forskningsframsteg mötte Energiplattformen vid besöket i SCI-skolans nya hus ”Nova”

Vid SCI-skolan mottogs Energiplattformen av Joydeep Dutta, professor i funktionella material, Saulius Marcinkevicius, professor i optik, Ilja Sytjugov, professor i tillämpad fysik, samt Oscar Tjernberg, professor i starkt korrelerade system. Samt ett flertal studenter och doktorander som visade labb och pågående experiment.

Representanter från KTH Energiplattform var Lina Bertling Tjernberg, föreståndare för KTH Energiplattform, Christophe Duwig, vice föreståndare för KTH Energiplattform, Pierre Bodin, forskningsrådgivare för strategiska initiativ med fokus på energi.

Nya Campus Albanova

Under besöket kunde Oscar Tjernberg, prefekt och professor i starkt korrelerade system, berätta mer bakgrunden till varför Skolan för teknikvetenskaps institution för tillämpad fysik nyligen flyttat till Campus AlbaNova. Här samlas i dag de flesta forskargrupper för att bygga en bättre samverkan än tidigare. Bland dem flera som tidigare fanns i Kista där de fick besök av Energiplattformen under 2019 .

Nova är den första byggnaden för det nya campuset med adressen Hannes Alvéns väg 12 och rymmer i dag institutionen för tillämpad fysik. Inflyttningen skedde våren 2020. KTH har två av våningarna i huset där även Nordita, det Nordiska institutet för teoretisk fysik, finns inrymda.

Campus Albano  planeras rymma cirka 150 000 kvadratmeter universitets- och högskolelokaler, varav cirka 50 000 kvadratmeter är avsedda för student- och forskarbostäder. Målsättningen är att skapa en attraktiv utbildnings- och forskningsmiljö som utgör ett nav i sambandet mellan KTH, Stockholms universitet och Karolinska Institutet.

Hållbara material för energisektorn

Besöket inleddes med att professor Joydeep Dutta beskrev hur Material- och nanofysikgruppen arbetar med interaktionen mellan ljus och material för att utveckla hållbara material för energisektorn. Här görs grundläggande och tillämpad forskning inom områdena funktionella material, materialteori, kvantmaterial, spinntronik, hållbara material, ytfysik samt ultrasnabb elektronmikroskopi.

Inom funktionella material utvecklas nya material för att appliceras i tillämpningar inom bland annat miljö, energi och livsmedel. Här breddas förståelsen av material bland annat för katalysatorer för reducering av koldioxidutsläpp, något som görs i samarbete med Lunds universitet. Dessutom utvecklas nya material för solceller och energilagring. Med hjälp av ultrasnabb elektronmikroskopi ges en större förståelse för varje nytt material. Vissa delar av forskningen utförs också inom MAX IV-laboratoriet i Lund.

Bland forskningsprojekten vid institutionen finns projekt med stöd från Energiplattformen för att använda solenergi som värmekälla med hjälp av en särskild ytbeläggning.
Här utvecklas även nya metoder för att fånga in koldioxid och omvandla den till nya bränslen med hjälp av nya katalysatorer.

Genombrott inom vätgasproduktion

Besökets största nyhet kom även Joydeep Dutta för när han berättade om framstegen som gjorts den senaste tiden för att klyva vattenmolekyler för att producera vätgas. Något som länge ansetts som en ”helig graal” inom energiområdet, menade han.

Med hjälp av nya funktionella material har forskargruppen nått fram till resultat som nu ska patenteras och publiceras. Forskningen har redan väckt intresset hos flera företag och tanken är att vidareutvecklas den antingen i egen regi eller i samarbete med industrin.

Därefter tog Saulius Marcinkevicius, professor i optik, vid för att berättade om avdelningen för fotonik där så gott som all forskning är energirelaterad. Här finns grundläggande forskning om ny energimaterial, kommunikation, nanostrukturer för solceller och LED-belysning. Forskningen finansierar av bland andra Energimyndigheten, Vetenskapsrådet och EU.

Bland forskningsprojekten han visade fanns utvecklingen av nya former av LED-ljus med fler färger. Målet här är att hitta fram till en lösning som blir mer energibesparande än dagens, och en del av forskningen UC Santa Barbara i USA.

Här finns även projekt för att utveckla nya solcellsmaterial med hjälp av galliumindiumfosfid som kan bidra till att ett större ljusspektra kan nyttas för att utvinna energi.

Forskningen inom nanopartiklar kan även leda till nya lösningar för att öka styrkan hos LED-ljus, och nya metamaterial minska energiförbrukningen hos sensorer. Här finns även utveckling av nya material för passiv kylning.

Till sist nämndes även forskningen med målet att öka hastigheten för dagens datakommunikation, ett område där det pågår en kapplöpning mellan olika labb i hela världen.

Producerar vätgas med solenergi

Därefter tog en rundvandring vid i labblokalerna i Nova. I det första labbet välkomnades gruppen av studenter som arbetade med olika former av fotokatalysator för väteproduktion med hjälp av solenergi.

Här visades även forskningsprojekt med målet att avsalta havsvatten med hjälp av nya material och en teknik som kallas capacitive deionization (CDI). Bland målet finns att hitta fram till lösningar som är energieffektiva och helst bär möjligheten att ta tillvara den energi som frigörs i processen. En tillämpning kan vara att generera elektricitet genom nya former av kondensatorer i mötet mellan floder och hav.

Studenterna visade även upp exempel på den innovativa forskning kring av dela vattenmolekyler som professor Joydeep Dutta inledde besöket med att berätta om.
Därefter visades utvecklingen av nya material som kan utvecklas för att lagra energi som en form av batterilösningar. Här gav också exempel på forskningen som stöds av Energiplattformen och har målet att utveckla nya material för beläggningar som kan fånga upp solenergi.

LED som solsimulator

Professor Ilja Sytjugov tog vid för att visa fototoniklabben där man bland annat testar nya material för LED-lampor och ljusomvandling. Här finns bland annat en solsimulator som är LED-baserad som går att använda för att testa och analysera solcellsteknik.

I labbet pågår även utveckling av semitransparenta solceller skulle kunna täcka fönstren i byggnader eller fordon och förvandla dem till elproducenter. Genom att använda kvantprickar, nanometersmå kristaller av kisel, kan ljuset fångas upp för att ledas ut till kanterna där det omvandlas till energi genom solceller som blir osynliga för betraktaren. Genom att integrera tekniken i nya byggnader kan energi tas tillvara som i vanliga fall gör förlorad. Solcellerna i dessa lösningar har en livslängd på minst 20 år. 

Nästa steg för projektet är att bygga en pilotmodell för att testa tekniken utomhus under en längre period. Något som skulle kunna förverkligas med hjälp av Energiplattformen.
Sist ut under rundturen förevisades ett labb för karaktärisering av nanostrukturer med hjälp av spektrofotometer-mikroskopi. Bland annat undersöks reflektionen av olika ljusspektra från skilda beläggningar av nanostrukturer. Något som har en användning vid tillverkningen av nya ljuskällor av LED.

Text: Magnus Trogen Phalén