Forskning om lignin och supraledare får Wallenberganslag
Hur ser strukturen hos lignin ut och går det att skapa nya hållbara material av det? Kan en ny sorts spektroskopimetod avslöja hur elektroner binds samman och hur ser egenskaperna ut hos ett helt nytt supraledande material?
Knut och Alice Wallenbergs stiftelse delar ut anslag till tre grundforskningsprojekt på KTH.
Professor Minna Hakkarainen och hennes forskarkollegor ska kombinera avancerade experimentella och teoretiska metoder för att kartlägga ligninets struktur på olika nivåer.
Lignin är en stor restprodukt i pappersindustrin. Dess komplicerade och heterogena struktur anses traditionellt vara en nackdel.
Utnyttjar komplexiteten
– Vi vill istället utnyttja den stora strukturella variationen och komplexiteten. Om vi kan förstå hur strukturen påverkas av typen av biomassa och extraktionsprocess och hur detta reflekterar vidare till egenskaper, kan vi skräddarsy ligninmaterial till mer avancerade applikationer, säger Minna Hakkarainen.
Forskarna kommer att extrahera lignin direkt ur biomassa för att få den i en så naturlig form som möjligt. Hela processen följs i realtid för att förstå dess påverkan på ligninet. Ligninet skulle sedan potentiellt kunna användas till att skapa strukturella färger och funktionella beläggningar.
Ny experimentell metod för att studera supraledare
I vissa material bildar elektronerna Cooper-par som leder till supraledning. Ett tillstånd vars egenskaper gör att det används inom medicinsk teknik, samt inom IT- och elkraft. Professor Oscar Tjernberg och hans kollegor vill utveckla en ny typ experimentell metod för att undersöka hur elektronparen binds ihop i högtemperatursupraledare, något som i dag är okänt.
Att kunna detektera Cooper-paren och studera högtemperatursupraledarnas egenskaper skulle i förlängningen kunna leda till förbättrade material och nya tillämpningar.
– Det är en experimentell utmaning som ingen lyckats med tidigare och det är lite hybris att tro att vi ska klara av det. Men vi siktar högt och får se hur det går. Det är ett ganska djärvt projekt så det är extra roligt att Wallenbergstiftelsen satsar, säger Oscar Tjernberg.
Elektronparning ger upphov till supraledning
Professor Egor Babaevs projekt ska på mikronivå undersöka egenskaper och mekanismer hos ett nytt supraledande materietillstånd. Han var med och upptäckte att elektroner kan bilda kvadrupler, en bindning om fyra elektroner som producerar ett nytt tillstånd av materia. Länge ansågs elektroner inte kunde bilda större bindningar än par.
– Vi föreslog teorin för två decennier sedan, men det dröjde fram till 2021 innan en första rapport om tillståndet kom. Det är fortfarande många frågor att besvara teoretiskt och experimentellt om denna nya typ av materia, säger Egor Babaev.
Att det rör sig om ett helt nytt tillstånd av materia med annorlunda egenskaper jämfört med något annat känt material står dock redan klart.
– Förståelsen kommer på sikt att möjliggöra nya tillämpningar, såsom upptäckten av supraledning resulterade i många tillämpningar, säger Egor Babaev.
Text: Sabina Fabrizi