ESS skal drive fremtidens materialeforskning

European Spallation Source er det kæmpestore og meget avancerede mikroskop, som Sverige, Danmark og 11 andre partnerlande er ved at opføre i Lund. Målet med ESS er at beskyde materialer med neutroner for at kunne tage meget præcise ‘billeder’ af strukturerne i materialer. Der er afsat 100 mio. som fundament for videre dansk forskning i ESS på finansloven.

Vi venter spændt på 2026. Ifølge planen vil European Spallation Source åbne for den ordinære drift og være klar til at modtage mellem 2000-4000 forskere hvert år. Etableringen af ESS blev påbegyndt i 2014 og forventes altså færdig om seks år. Uddannelses- og Forskningsministeriet betegner ESS som verdens mest avancerede facilitet indenfor neutronforskning. ESS fungerer som et stort og meget avanceret mikroskop, hvor en udvalgt materialeprøve beskydes med neutroner. Ved at registrere hvordan neutronerne spredes, efter de har ramt materialeprøven, er det muligt at afgøre, hvilke atomer og molekyler der indgår i materialet, hvor de befinder sig, og hvordan de interagerer. Danmarks rolle omfatter både økonomi, gode hoveder og mange muligheder. Med de yderligere 100 mio. der nu er afsat på finansloven, sikres den danske ESS-strategi etableringen af førende forskningsmiljøer.

ESS i Sverige og Danmark

Lund lægger jord til ESS og Universitetsparken i København huser det tilknyttede datacenter, ESS Data Management og Software Center. ESS er den første af Europas store forskningsfaciliteter, som bliver placeret nord for Hamborg. ESS kommer samlet til at beskæftige 450 personer, hvoraf 60-65 personer skal arbejde på ESS Datacentret DMSC. Cirka to tredjedele af ESS-faciliteten er nu færdigbygget, og det er forventningen, at de første videnskabelige resultater kan præsenteres i 2023. Den ordinære drift af ESS forventes påbegyndt i 2026, når de 15 planlagte videnskabelige instrumenter er fuldt operationelle. Ministeriet forventer at ESS bliver et samlingspunkt for nogle af verdens bedste forskere og vil bidrage til at bringe Danmark helt i front på det materiale- og bioteknologiske område.

Projektet forventes at komme til at koste 1,9 milliarder euro, eller knap 14 milliarder danske kroner. 35 % af udgifterne betales af Sverige, 12,5 % betales af Danmark, mens resten betales af de øvrige 11 partnerlande, som er Norge, Frankrig, Tyskland, Italien, Polen, Schweiz, Estland, Tjekkiet, Storbritannien, Spanien og Ungarn.

Den danske strategi lægger vægt på, at en forskningsfacilitet af den kaliber ikke alene er af afgørende betydning for europisk forskning, men kan flytte den største koncentration af global materialeforskning fra USA og Centraleuropa til Nordeuropa. Den udvikling kan give Danmark en helt særlig mulighed inden for materialeteknologi. Styrelsen for Forskning og Uddannelse peger på, at antallet af neutronbrugere i danske fagmiljøer er vokset fra 60 i 2009 til 150 i 2019.

Materialeforskning

Definitionen på materialer er i ESS-opfattelse meget bred og karakteriseres som fundament for næsten al industriproduktion. Der er tale om både hårde, bløde og biologiske materialer, som kan indgå i alt fra byggematerialer, transportmidler, fødevarer til lægemidler.

Skitse over ESS med 15 neutroninstrumenter. Instrumenterne HEIMDAL og BIFROST er danske. Kilde: ESS.

Styrelsen for Forskning og Uddannelse, SFU, henviser til vindmøller og MR-scannerer som eksempler på materialeforskning, der kun har kunnet lade sig gøre, fordi virksomhederne har haft adgang til den nyeste viden om materialer. Det er en vanskelig opgave at konstruere store lette vinger, som kan bære egen vægt, og samtidig modstå pres fra vind og rotation. Tilsvarende gælder udviklingen af moderne MR-scannere til hospitalerne, som har været betinget af forskningen i effektive superledere, der er nødvendige for scannerens høje magnetfelt. Udviklingen af moderne lægemidler er også betinget af kendskab til den nyeste forskning i enkelte molekyler, og til de materialer der leder medicinen til rette sted i kroppen.

Den danske ESS-rådgivningsgruppe, som er tilknyttet projektet, lægger vægt på at tiltrække nye forskningsmiljøer og virksomheder, som ikke tidligere har arbejdet med neutronteknologi for at opnå de bedst mulige resultater her i landet.

SFU lægger et sympatisk fokus på, at ESS kan bidrage til løsning af opgaver, som har stor samfundsmæssig betydning, og nævner klimaforandringer, bæredygtige energiforsyning og cirkulær bioøkonomi som eksempler. SFU ser udviklingen af nye avancerede materialer som en nødvendighed for blandt andet de fremtidige klimavenlige teknologier indenfor energieffektive batterier og nedbrydelig plastik. Strategiens formål sigter altså på at understøtte grøn omstilling.

Vision og mål for ESS-strategien

I den strategi, som SFU arbejder på, er det visionen, at Danmark med ESS skal blive til et internationalt center for materialeteknologi.

I 2026 har Danmark i samarbejde med nabolandene skabt forudsætningerne for at blive et globalt center for udvikling og anvendelse af nye avancerede materialer

Første led i processen er formuleringen af to hovedindsatsområder og en række strategiske målbilleder, der sætter flerårige sigtelinjer for arbejdet med prioriterede kerneopgaver. De to hovedindsatsområder er henholdvis opbygning af førende forskningsmiljøer i tilknytning til materialeteknokologi, og at ESS skaber grundlag for banebrydende innovation og den grønne omstilling.

Målbillederne er især rettet mod at etablere fyrtårnsmiljøer på danske universiteter og mod at styrke både viden og anvendelse af neutronteknologi i Danmark. Strategien fokuserer også på, at resultaterne af ESS skal formidles til kommercialisering og spin-outs i danske virksomheder.

SFU forventer, at netop den geografiske nærhed til ESS i Lund vil medføre en stor kompetenceopbygning. Danske forskere vil få lettere adgang til de voksende forskningsmiljøer og gøre det muligt at opbygge relaterede materialeforskningsmiljøer i Danmark. Forventningen er baseret på lignende udviklingstendenser, som det har vist sig i både Schweiz og England, hvor det er lykkedes at integrere landenes store materialeforskningsfaciliteter i nationale forsknings- og innovationssystemer. Her har samspillet mellem nationale universiteter, førende forskningsfaciliteter og innovative virksomheder bety-det, at begge lande i dag er med i front, når det gælder udvikling og anvendelse af nye avancerede materialer.

ESS under opførelse. Foto: ESS

Innovation og grøn omstilling

ESS-strategien vurderer virksomhedernes mulighed for at få adgang til avancerede industrielle og bioteknologiske materialer som en væsentlig konkurrenceparameter og helt afgørende i forhold til den grønne omstilling. Mere effektive energiteknologier som vindmøller og solceller hænger uløseligt sammen med udviklingen af nye materialer, der skal være holdbare og billige at fremstille.

SFU peger på, at vi i et fremtidigt energisystem har brug for genopladelige batterier baseret på bæredygtige energikilder, både til lagring af energi på det elektriske net samt i elektriske køretøjer. For at dette kan realiseres, er udvikling af nye billige, sikre og effektive batteriteknologier et krav. Dette kræver udvikling af nye funktionelle batterimaterialer baseret på bæredygtige og rigelige ressourcer. ESS vil i høj grad fremme udviklingen af nye batterimaterialer med nye muligheder.

Plastforurening er også et meget centralt emne for et mere grønt miljø. Der er stort behov for forskning i plastmaterialer til større og mere effektiv genanvendelse og for forskning i bionedbrydelige plastmaterialer.

I Danmark bygges der årligt broer og bygninger af ca. otte mio. ton beton, mens forbruget af beton på verdensplan anslås at være 17 mia. ton. Industri såvel som forskningslaboratorier søger at udvikle nye cement- og betontyper, som vil udlede langt mindre CO2under fremstillingen. Styrken af disse nye materialer er afhængig af struktur, vandindhold og vanddynamik, hvor ESS’ instrumenter vil give afgørende indsigt.

Mange perspektiver i ESS

ESS rummer en stor palet af projektideer. Udover de to ovennævnte hovedindsatsområder og otte såkaldte målbilleder har ESS-rådgivningsgruppen udarbejdet 16 forslag til til initiativer, som skal bidrage til at realisere de danske målbilleder.

To danske ESS-projekter har fået navnene Bifrost og Heimdal. Bifrost, som er et af de første neutronprojekter, der blive igangsat, er beregnet til studier af faste stoffers dynamik med fokus på magnetisme i materialer der er relevante for energi- og it-sektoren. Heimdal har til formål at give forskerne indsigt i både atom-, nano- og mikrostrukturen i de materialer, de undersøger.

https://europeanspallationsource.se

Denne artikel blev udgivet første gang 2. juli 2020

Denne uge:

ESS skal drive fremtidens materialeforskning

European Spallation Source er det kæmpestore og meget avancerede mikroskop, som Sverige, Danmark og 11 andre partnerlande er ved at opføre i Lund. Målet med ESS er at beskyde materialer med neutroner for at kunne tage meget præcise ‘billeder’ af strukturerne i materialer. Der er afsat 100 mio. som fundament for videre dansk forskning i ESS på finansloven.

Vi venter spændt på 2026. Ifølge planen vil European Spallation Source åbne for den ordinære drift og være klar til at modtage mellem 2000-4000 forskere hvert år. Etableringen af ESS blev påbegyndt i 2014 og forventes altså færdig om seks år. Uddannelses- og Forskningsministeriet betegner ESS som verdens mest avancerede facilitet indenfor neutronforskning. ESS fungerer som et stort og meget avanceret mikroskop, hvor en udvalgt materialeprøve beskydes med neutroner. Ved at registrere hvordan neutronerne spredes, efter de har ramt materialeprøven, er det muligt at afgøre, hvilke atomer og molekyler der indgår i materialet, hvor de befinder sig, og hvordan de interagerer. Danmarks rolle omfatter både økonomi, gode hoveder og mange muligheder. Med de yderligere 100 mio. der nu er afsat på finansloven, sikres den danske ESS-strategi etableringen af førende forskningsmiljøer.

ESS i Sverige og Danmark

Lund lægger jord til ESS og Universitetsparken i København huser det tilknyttede datacenter, ESS Data Management og Software Center. ESS er den første af Europas store forskningsfaciliteter, som bliver placeret nord for Hamborg. ESS kommer samlet til at beskæftige 450 personer, hvoraf 60-65 personer skal arbejde på ESS Datacentret DMSC. Cirka to tredjedele af ESS-faciliteten er nu færdigbygget, og det er forventningen, at de første videnskabelige resultater kan præsenteres i 2023. Den ordinære drift af ESS forventes påbegyndt i 2026, når de 15 planlagte videnskabelige instrumenter er fuldt operationelle. Ministeriet forventer at ESS bliver et samlingspunkt for nogle af verdens bedste forskere og vil bidrage til at bringe Danmark helt i front på det materiale- og bioteknologiske område.

Projektet forventes at komme til at koste 1,9 milliarder euro, eller knap 14 milliarder danske kroner. 35 % af udgifterne betales af Sverige, 12,5 % betales af Danmark, mens resten betales af de øvrige 11 partnerlande, som er Norge, Frankrig, Tyskland, Italien, Polen, Schweiz, Estland, Tjekkiet, Storbritannien, Spanien og Ungarn.

Den danske strategi lægger vægt på, at en forskningsfacilitet af den kaliber ikke alene er af afgørende betydning for europisk forskning, men kan flytte den største koncentration af global materialeforskning fra USA og Centraleuropa til Nordeuropa. Den udvikling kan give Danmark en helt særlig mulighed inden for materialeteknologi. Styrelsen for Forskning og Uddannelse peger på, at antallet af neutronbrugere i danske fagmiljøer er vokset fra 60 i 2009 til 150 i 2019.

Materialeforskning

Definitionen på materialer er i ESS-opfattelse meget bred og karakteriseres som fundament for næsten al industriproduktion. Der er tale om både hårde, bløde og biologiske materialer, som kan indgå i alt fra byggematerialer, transportmidler, fødevarer til lægemidler.

Skitse over ESS med 15 neutroninstrumenter. Instrumenterne HEIMDAL og BIFROST er danske. Kilde: ESS.

Styrelsen for Forskning og Uddannelse, SFU, henviser til vindmøller og MR-scannerer som eksempler på materialeforskning, der kun har kunnet lade sig gøre, fordi virksomhederne har haft adgang til den nyeste viden om materialer. Det er en vanskelig opgave at konstruere store lette vinger, som kan bære egen vægt, og samtidig modstå pres fra vind og rotation. Tilsvarende gælder udviklingen af moderne MR-scannere til hospitalerne, som har været betinget af forskningen i effektive superledere, der er nødvendige for scannerens høje magnetfelt. Udviklingen af moderne lægemidler er også betinget af kendskab til den nyeste forskning i enkelte molekyler, og til de materialer der leder medicinen til rette sted i kroppen.

Den danske ESS-rådgivningsgruppe, som er tilknyttet projektet, lægger vægt på at tiltrække nye forskningsmiljøer og virksomheder, som ikke tidligere har arbejdet med neutronteknologi for at opnå de bedst mulige resultater her i landet.

SFU lægger et sympatisk fokus på, at ESS kan bidrage til løsning af opgaver, som har stor samfundsmæssig betydning, og nævner klimaforandringer, bæredygtige energiforsyning og cirkulær bioøkonomi som eksempler. SFU ser udviklingen af nye avancerede materialer som en nødvendighed for blandt andet de fremtidige klimavenlige teknologier indenfor energieffektive batterier og nedbrydelig plastik. Strategiens formål sigter altså på at understøtte grøn omstilling.

Vision og mål for ESS-strategien

I den strategi, som SFU arbejder på, er det visionen, at Danmark med ESS skal blive til et internationalt center for materialeteknologi.

I 2026 har Danmark i samarbejde med nabolandene skabt forudsætningerne for at blive et globalt center for udvikling og anvendelse af nye avancerede materialer

Første led i processen er formuleringen af to hovedindsatsområder og en række strategiske målbilleder, der sætter flerårige sigtelinjer for arbejdet med prioriterede kerneopgaver. De to hovedindsatsområder er henholdvis opbygning af førende forskningsmiljøer i tilknytning til materialeteknokologi, og at ESS skaber grundlag for banebrydende innovation og den grønne omstilling.

Målbillederne er især rettet mod at etablere fyrtårnsmiljøer på danske universiteter og mod at styrke både viden og anvendelse af neutronteknologi i Danmark. Strategien fokuserer også på, at resultaterne af ESS skal formidles til kommercialisering og spin-outs i danske virksomheder.

SFU forventer, at netop den geografiske nærhed til ESS i Lund vil medføre en stor kompetenceopbygning. Danske forskere vil få lettere adgang til de voksende forskningsmiljøer og gøre det muligt at opbygge relaterede materialeforskningsmiljøer i Danmark. Forventningen er baseret på lignende udviklingstendenser, som det har vist sig i både Schweiz og England, hvor det er lykkedes at integrere landenes store materialeforskningsfaciliteter i nationale forsknings- og innovationssystemer. Her har samspillet mellem nationale universiteter, førende forskningsfaciliteter og innovative virksomheder bety-det, at begge lande i dag er med i front, når det gælder udvikling og anvendelse af nye avancerede materialer.

ESS under opførelse. Foto: ESS

Innovation og grøn omstilling

ESS-strategien vurderer virksomhedernes mulighed for at få adgang til avancerede industrielle og bioteknologiske materialer som en væsentlig konkurrenceparameter og helt afgørende i forhold til den grønne omstilling. Mere effektive energiteknologier som vindmøller og solceller hænger uløseligt sammen med udviklingen af nye materialer, der skal være holdbare og billige at fremstille.

SFU peger på, at vi i et fremtidigt energisystem har brug for genopladelige batterier baseret på bæredygtige energikilder, både til lagring af energi på det elektriske net samt i elektriske køretøjer. For at dette kan realiseres, er udvikling af nye billige, sikre og effektive batteriteknologier et krav. Dette kræver udvikling af nye funktionelle batterimaterialer baseret på bæredygtige og rigelige ressourcer. ESS vil i høj grad fremme udviklingen af nye batterimaterialer med nye muligheder.

Plastforurening er også et meget centralt emne for et mere grønt miljø. Der er stort behov for forskning i plastmaterialer til større og mere effektiv genanvendelse og for forskning i bionedbrydelige plastmaterialer.

I Danmark bygges der årligt broer og bygninger af ca. otte mio. ton beton, mens forbruget af beton på verdensplan anslås at være 17 mia. ton. Industri såvel som forskningslaboratorier søger at udvikle nye cement- og betontyper, som vil udlede langt mindre CO2under fremstillingen. Styrken af disse nye materialer er afhængig af struktur, vandindhold og vanddynamik, hvor ESS’ instrumenter vil give afgørende indsigt.

Mange perspektiver i ESS

ESS rummer en stor palet af projektideer. Udover de to ovennævnte hovedindsatsområder og otte såkaldte målbilleder har ESS-rådgivningsgruppen udarbejdet 16 forslag til til initiativer, som skal bidrage til at realisere de danske målbilleder.

To danske ESS-projekter har fået navnene Bifrost og Heimdal. Bifrost, som er et af de første neutronprojekter, der blive igangsat, er beregnet til studier af faste stoffers dynamik med fokus på magnetisme i materialer der er relevante for energi- og it-sektoren. Heimdal har til formål at give forskerne indsigt i både atom-, nano- og mikrostrukturen i de materialer, de undersøger.

https://europeanspallationsource.se

Denne artikel blev udgivet første gang 2. juli 2020

Log ind

Opret kundekonto

Dine personlige data vil blive anvendt til at understøtte din brugeroplevelse,, til at administrere adgang til din konto, og til andre formål, som er beskrevet i vores persondatapolitik.

Ja tak, jeg vil gerne have et gratis prøveabonnement og adgang til alle artikler

Enkelt abonnement



Gruppeabonnement



Gavekort