Fick till vassa anläggningar i Lund

På slätten några kilometer norr om Lund ligger två av världens främsta forskningsanläggningar för att undersöka materiens innersta. Synkrotronljuskällan Max IV är redan i drift. Neutronkällan ESS körs igång 2025. – De skapar fantastiska möjligheter för svensk forskning och näringsliv, säger Lars Börjesson, som är professor i materialfysik vid Chalmers och en av IVAs guldmedaljörer 2021.

– Vi får verktyg och metoder för att studera material, ytor och molekyler med hög noggrannhet som inte går att få med andra metoder. Det gör att man kan förstå och skräddarsy material med de egenskaper man vill ha för exempelvis läkemedel, katalys, batterier, bränsleceller, vätgasekonomi, vindkraftverk, elektronik med mera, säger han.

Lars Börjessons egen forskning handlar om hur olika typer av material fungerar på mikronivå – grundforskning som gör att man kan förstå vad som ger material vissa egenskaper på makronivå – och i förlängningen hitta tillämpningar. I det arbetet har han ända sedan 1990-talet använt europeiska motsvarigheter till anläggningarna i Lund. Ungefär hälften av experimenten har gjorts i exempelvis Grenoble och utanför Oxford.

– Jag har tänjt på gränserna för anläggningarnas prestanda för de forskningsproblem jag varit intresserad av och försökt lösa. För att komma vidare behövs bättre verktyg, nästa generations neutronkällor och synkrotronljusanläggningar. Det kommer man att kunna göra i de anläggningar som byggs upp i Sverige.

– Båda är de vassaste i sitt slag. ESS kommer att vara flera gånger kraftfullare än neutronkällan i Grenoble, 5–30 gånger beroende på vilket av instrumenten man jämför.

Max IV är världens mest effektiva källa för röntgenljus och används för extremt detaljerade undersökningar av exempelvis molekyler eller material. Forskare i Lars Börjessons egen grupp har använt anläggningen bland annat för att studera material för batterier. ESS, 700 meter bort, kommer att använda neutroner för att utforska samma materia.

– De två anläggningarna ger komplementär information.  Jag har själv använt båda typerna för att studera samma typ av material, exempelvis för att förstå mekanismer för jonledning i material för batterier och bränsleceller och för fundamentala egenskaper för oordnade material som glas och polymerer.

Vid undersökningar med neutroner, som i ESS, får man information om material och molekylers struktur och dynamik ända till atomnivå för alla atomslag, men väte, liksom magnetiska moment, syns särskilt väl. Det ger unika möjligheter att studera exempelvis energisystem med väte som viktig komponent som bränsleceller, eller vätebildningars och vattens roll i molekylärbiologiska strukturer och processer, samt nya magnetiska material för exempelvis sensorer och mikroelektronik. 

Med Max IV:s röntgenstrålning detekterar man också atomära strukturer men med annan kontrast än för neutroner vilket ger komplementära bilder. Man kan även se och mäta detaljer relaterade till elektronstruktur och kemiska bindningar.

Lars Börjesson har haft en viktig roll för anläggningarnas framväxt. Han var huvudsekreterare för forskningens infrastruktur vid Vetenskapsrådet när förslaget om att bygga Max IV kom upp och höll i förhandlingarna som ledde till att projektet kunde finansieras av flera olika intressenter.

I arbetet kring ESS gjorde han redan i början av 1990-talet vetenskapliga studier för att undersöka hur man skulle kunna använda en starkare neutronkälla. Han har varit med och förhandlat med olika länders representanter för att Sverige skulle bli värdland eftersom ESS – till skillnad från Max IV som är en svensk anläggning – drivs av ett europeiskt konsortium. Han har varit ordförande för det europeiska konsortiet under lång tid och är numera svensk representant i den europeiska styrelsen för ESS.

– Det är fortfarande mycket arbete kvar att göra. Pandemin har försenat konstruktionen. En stor del av den tekniska utrustningen görs i länder som har varit nedstängda under lång tid, säger Lars Börjesson.

Fördelen med att anläggningarna nu finns i Sverige är flera, säger han.

– Närheten spelar roll. De är relativt lätt tillgängliga och det gör det lättare att transportera saker dit för att bygga experimentuppställningar. Sverige kan bygga kunskapskluster runt dessa.

Lunds universitet har redan beslutat att flytta laboratorier, undervisning och forskning till området i direkt anslutning till forskningsanläggningarna. Även forskningsinstitut, samt ett antal företag planerar att etablera forsknings- och utvecklingsavdelningar där. Vinnova har fått uppdrag av regeringen att skapa en nationell teknikpark med regionala noder vid flera universitetsorter för regional samverkan med det koordinerade kontoret vid ESS och Max IV för att anläggningarna ska användas av forskare och företag i hela landet.

– Samverkan är viktigt för att vi ska utnyttja anläggningarna så bra som möjligt. Hur vi ska samarbeta är en läroprocess för både forskning och näringsliv.

I liknande anläggningar i andra länder används i storleksordningen 30 procent av tiden i direkta samarbeten mellan akademi och industri, 65 procent av akademin och fem procent av industrin, berättar Lars Börjesson.

– För samverkan mellan akademi och näringsliv är en grundförutsättning att man har gemensamma idéer och, metoder för att genomföra dem men för att förverkliga dem krävs att man träffas. ESS och Max IV blir arenor där akademi och näringsliv kan mötas. 

LARS BÖRJESSON

Ålder: 64 år

Utbildning: Civilingenjör teknisk fysik på Chalmers. Disputerade 1987 på Chalmers.

Karriär: Docent på Chalmers 1990. Professor på KTH 1993.  Professor i materialfysik på Chalmers 1995. Huvudsekreterare Vetenskapsrådet 2002–2010. Vicerektor Chalmers 2012–2016.

Utmärkelser: Baltic Sea Award 2012. Riddarkorset av Dannebrogorden 2020.

Övrigt: Ordförande ESS Scandinavia 2000–2003. Styrelseledamot i svensk-danska ESS AB 2010–2015. Ordförande ESS international steering committee 2009–2015 och i den europeiska organisationen ESS ERIC 2015–2019. Ordförande Max IV 2010–2013.

Akademiens Guldmedalj tilldelas professor Lars Börjesson för sin framstående nyskapande forskning inom kondenserade materiens fysik och sitt innovativa och engagerade ledarskap som resulterat i etablering av nydanande forskningsinfrastruktur särskilt MAX IV och ESS, vilka ger exceptionella möjligheter till kunskap om materials egenskaper av stor betydelse för fortsatt forskning och industri.