Materialfysikgruppen vid Karlstads universitet beviljades nyligen 5,5 miljoner kronor för att kunna köpa in ett sveptunnelmikroskop. Med ett sådant mikroskop kan man studera enskilda atomer och molekyler, ja, även manipulera molekyler så att helt nya materialegenskaper uppstår.
Om du följer tv-programmet Vetenskapens värld har du kanske sett hur man som avslutning trängt in i föremål ända till en nivå där man kan urskilja enskilda atomer och molekyler. För att kunna göra detta krävs ett så kallat sveptunnelmikroskop. En atom har storleken en tiondels nanometer. En nanometer är en miljarddels meter. Ett sådant mikroskop kan alltså förstora ett material mellan 10 miljoner och 100 miljoner gånger, beroende på vilken storlek man vill att provet ska få på skärmen. Tekniken, vars uppfinnare Gerd Binnig och Heinrich Rohrer belönades med Nobelpriset 1986, har under de senaste två årtiondena revolutionerat den materialvetenskapliga forskningen och gett upphov till ett nytt forskningsområde, nanovetenskap.
Lars Johansson, professor i materialfysik vid Karlstads universitet, fick nyligen ta emot 5,5 miljoner kronor från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse för att kunna köpa in ett sådant sveptunnelmikroskop.
– Vi har under flera år sökt medel från Vetenskapsrådet, men konkurrensen är ju väldigt hård. Vetenskapsrådet har däremot gett oss goda betyg vilket har haft betydelse för att vi nu beviljats pengar från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Även rektors engagemang för denna ansökan har varit av stor vikt, berättar Lars Johansson.
Med hjälp av sveptunnelmikroskopet vill forskargruppen studera hur atomer och molekyler är ordnade på olika ytor och framför allt hur ytstrukturens egenskaper förändras när materialet reagerar med andra ämnen. De vill även undersöka och utveckla metoder för att designa nya ytstrukturer på nanometerskala och på detta sätt skapa nya intressanta materialegenskaper och användningsområden. Mikroskopet kommer således främst att användas inom grundforskningen, i detta fall forskning kring grundläggande materialegenskaper.
I slutet av 1990-talet beslutade Karlstads universitet att satsa mer resurser på området materialvetenskap. Man började bland annat bygga upp en forskargrupp i materialfysik. Gruppen har från början haft ett nära samarbete med ämnet materialteknik och utgör tillsammans med dem en större forskargrupp som ingår i ett av universitetets profilområden, Skog, miljö och material. Ett sveptunnelmikroskop innebär en viktig förutsättning för forskargruppens fortsatta utveckling.
– Sveptunnelmikroskopet kommer att bli vårt allra viktigaste forskningsinstrument. Tidigare har flera av våra doktorander fått åka till andra laboratorier för att kunna utföra experiment. Nu får vi istället en ordentlig grund att stå på här hemma i Karlstad, säger en glad Lars Johansson.
Ett sveptunnelmikroskop fungerar på det sättet att en mycket fin spets sveps över materialytan med stor precision. En elektrisk spänning läggs mellan spetsen och ytan. Elektroner strömmar då som i en tunnel genom vakuumet mellan ytan och spetsen, därav namnet sveptunnelmikroskop.
Sveptunnelmikroskopet beräknas finnas på plats på universitetet någon gång under nästa sommar eller höst. Pengarna kommer även att användas till att köpa in ett komplett ultrahögvakuumsystem, med utrustning för provpreparering och med kompletterande utrustning för ytanalys. Ultrahögvakuum är nödvändigt för att kunna studera atommässigt rena ytor, som ofta är väldigt känsliga och omedelbart reagerar med de ämnen som finns i vanlig luft.
