Fejl og imperfektion omgiver os. Nogle imperfektioner er særdeles eftertragtede og betyder, at folk valfarter til f.eks. Paris for at se det skæve smil på Mona Lisas mund, mens andre –og langt mindre – er det, der blandt andet gør rubiner røde og safirer blå. De smukke farver stammer fra næsten uendeligt små fejl i krystalstrukturen inde i stenene, som vi først i nyere tid er begyndt at kunne identificere.

Mens alverdens forskere inden for kunstområdet har beskæftiget sig med Mona Lisa, så har ædelstenenes fejl været skjulte for materialeforskere, fordi man ikke har haft de teknologiske muligheder til at se dybt ind i krystallernes struktur. Det har man nu med hjælp fra en teknologi, der ikke er meget ældre end de biler, der kører rundt på vejene lige nu.

Vi ved, at fejl og uorden i krystallers opbygning er det, der kan give materialer eftertragtede egenskaber f.eks. til at konvertere varme til strøm eller til at blive magnetiske. Vi ved også, at krystallers fejl er afsindigt svære at identificere i en relevant målestok, men erkendelsesmæssigt har vi ramt muren, fordi vi teknologisk bare ikke har haft muligheden i Skandinavien. Ikke indtil nu.

Den ”lille” ny

Et af de nyeste skud på det teknologiske stamtræ kaldes MAX IV. Det er en enorm konstruktion, der opføres i Lund, hvor en danskledet forskergruppe nu kan etablere den første skandinaviske strålelinje til såkaldt enkrystaldiffraktion. Denne teknik gør det muligt at udføre komplicerede analyser på et enkelt krystal af et givent materiale, idet man orienterer krystallen meget præcist i forhold til røntgenstrålen, og derved får 3D viden om dens indre opbygning.

MAX IV er en af de mest intense synkrotronfaciliteter i verden, og DanMAX strålelinjen bygges af Aarhus Universitet, Danmarks Tekniske Universitet, Københavns Universitet. Projektet kaldes Sincrys, hvor man opfører et nyt instrument på DanMAX, der åbner op for helt nye forskningsmuligheder for både universiteter og industri i Norden. Det markerer samtidig etableringen af et forskningskonsortium med 79 uafhængige forskningsgrupper fra 18 nordiske institutioner.

”Det nye instrument vil give hidtil uhørte muligheder, da vi vil kunne udføre analyser af mikrokrystaller via Sincrys’ opkobling på den intense MAX IV. Information om materialers atomare struktur fås ved hjælp af en teknik, der kaldes enkrystal røntgendiffraktion. Denne viden udgør en hjørnesten i moderne naturvidenskab, men ofte er de krystaller forskere kan fremstille for små til at bruge teknikken. Sincrys kan håndtere krystaller der er en million gange mindre end i standardlaboratorier, og instrumentet kan tilgås af samarbejdspartnere inden for både akademia og industri” forklarer Bo Brummerstedt.

Fra en kikkert til et mikroskop

Forskningsmæssigt lover projektet spændende ny indsigt, da man f.eks. vil kunne foretage målinger på den såkaldte diffuse røntgenspredning fra en enkelt krystal. Det er her, vi er tilbage ved de ultrasmå, men værdifulde fejl, som bestemmer materialers egenskaber. Hvis vi kan lære at forstå og endda designe fejl i krystaller vil det på sigt afgørende kunne bidrage f.eks. til udvikling af nye energiteknologier i den grønne omstilling, eller til design af nye farmaceutiske stoffer.

”Det svarer groft sagt til at gå fra en kikkert til et elektronmikroskop, og Sincrys vil give videnskaben mulighed for at iagttage den meget svage diffuse spredning og konkret måle på fejlene i enkeltkrystaller. Specielt her glæder jeg mig personligt til at se, hvilke nye og dybe erkendelser der vil komme frem som del af dette nye stykke forskningsinfrastruktur,” udtaler Bo Brummerstedt.

Projektet er muligt på basis af en bevilling fra Pulje til Forskningsinfrastruktur, der hører under Uddannelses- og Forskningsministeriet. Bevillingen lyder på 25 millioner kroner, og er et led i Dansk Roadmap for Forskningsinfrastruktur 2020.

Læs mere om Puljen og bevillingen til dette og andre projekter her.

Kontakt:
Professor Bo Brummerstedt,
Institut for Kemi,
Aarhus Universitet,
Telefon: 27782887
Email: bo@chem.au.dk