Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Verdens førende materialeforskere samlet om nyt instrument

I sidste uge var nogle af verdens førende forskere inden for materialeforskning samlet i Odense. De blev enige om de sidste detaljer i DanMAX - det kommende danske instrument på den nye store røntgenfacilitet MAX IV ved Lund.

23.01.2017 | Anne Kirsten Frederiksen

MAX IV bliver en af verdens bedste røntgenkilder, når den står fuldt udbygget om et par år. Her bliver det muligt at gennemføre forsøg, der både er hurtigere og giver mere detaljerede billeder, end det er muligt på andre lignende såkaldte synkrotroner.

En af de beamlinjer, der skal udnytte anlæggets røntgenstråler, bliver den danske DanMAX. En beamlinje er et røntgenstrålerør med tilhørende instrumenter. I sidste uge afholdt DanMAX møde i Odense for de kommende brugere af beamlinjen.

”Vi havde inviteret forskere og virksomheder, der allerede anvender denne type instrumenter for at inddrage dem i planlægningen af de sidste tekniske detaljer til de to instrumenter på DanMAX. De 55 deltagere var meget engagerede og kom med gode og relevante input til den endelige udformning af instrumenterne,” fortæller Mads Ry Jørgensen, Aarhus Universitet, der sammen med Innokenty Kantor, DTU Fysik er ansvarlig for opbygningen af DanMAX.

De to forskere er nu klar til at indkøbe de sidste komponenter til instrumenterne på DanMAX, så arbejdet kan fortsætte, og beamlinjen kan stå færdig som planlagt.

Et stærkt community om materialeforskning

Det er unikt at kunne samle en så stor gruppe forskere om en facilitet, der først er færdig om et par år. 

”I Danmark har vi en gruppe verdensførende forskere, der alle anvender synkrotronstråling til analyser af materialer. Gruppen kan i store træk deles i to, som anvender hver sin metode: imaging og pulverdiffraktion. Den første metode gør det muligt at se strukturer i et materiale i 3D med et helhedsbillede i et røntgenmikroskop. Den anden giver et fingeraftryk af de atomare strukturer. DanMAX får to instrumenter, et med hver af de to metoder.”, fortæller professor Henning Friis Poulsen, DTU Fysik, der er medlem af styregruppen bag DanMAX.

”I takt med nødvendigheden af at have viden om materialer både på atomart niveau og på en større skala, er interessen for en beamlinje med instrumenter som DanMAX øget. Her kan den samme prøve anvendes til begge analysemetoder, og understøtter dermed bevægelsen både i forskning og i virksomheders udviklingsarbejde, som går fra anvendelse af separate teknikker til i større udstrækning at arbejde på flere længdeskalaer”.

Danske virksomheder ser da også perspektiver i at kunne anvende DanMAX fremover og gerne i samarbejde med andre.

”En detaljeret materialeforståelse er altafgørende for, at vi kan videreudvikle og forbedre de kemiske produkter og processer, vi sælger i hele verden. Vores produkter, katalysatorer, består af mange små og forskellige bestanddele, og vi har derfor brug for avancerede teknikker for at kunne forstå deres virkning og interaktion. Derfor anvender vi allerede synkrotroner til dette, bl.a. i Tyskland, Frankrig og USA og glæder os til at kunne bruge DanMAX også,” fortæller Research Scientist Christoffer Tyrsted, Haldor Topsøe.

”Samtidig er det en unik mulighed for at skabe et stærkere samarbejde mellem de forskellige forskningsmiljøer i Danmark, der gør brug af synkrotronteknikker. Erfaringsudvekslingen med forskere og andre virksomheder åbner både for nye fælles projekter og for at lære af hinandens måde at løse problemer og udfordringer,” tilføjer Christoffer Tyrsted, der regner med at komme til at bruge DanMAX ca. en uge om året.

Næste brugermøde bliver på MAX IV

Brugerne aftalte at mødes igen om et år. Det kommer til at foregå på MAX IV, hvor bygningerne til DanMAX til den tid står klar. Selve instrumenterne opbygges i løbet af 2017 og 2018, hvorefter de skal testes før ibrugtagning.

”Vi tror, at vi kan skabe et stærkt community omkring den nye beamlinje med måleinstrumenter, hvor der allerede nu er interesse for at analysere en meget bred gruppe af materialer, lige fra fødevarer og medicin til batterier og anden energiteknologi. Derfor bliver vores instrumenter også designet til at kunne rumme så forskellige prøver som muligt. Derudover er vores mål at kunne tiltrække endnu flere virksomheder, der vil kunne få glæde af de muligheder en synkrontron i nabolaget tilbyder. For der er ingen tvivl om, at produktudviklingen i mange tilfælde kan få et kæmpeløft med målinger fra DanMAX, der giver indblik i materialers struktur, og hvordan de opfører sig”, slutter Mads Ry Jørgensen.


Kontakt

Professor Henning Friis Poulsen, DTU Fysik: mail: hfpo@fysik.dtu.dk, tlf: 45 25 31 19, 23 39 69 38

Mads Ry Jørgensen, Aarhus Universitet, mail: mads@iano.au.dk, tlf: 40 58 29 96

Christoffer Tyrsted, Haldor Topsoe, mail: chty@topsoe.dk, tlf: 41 96 45 78 

  

Fakta

MAX IV er en røntgenfacilitet, der gør det muligt at studere strukturen af materialer på alle længdeskalaer helt ned til det molekylære og atomare niveau. Den indsigt er væsentlig for materialeforskningen og for virksomheders udvikling af nye materialer med nye egenskaber. 

Røntgenkilden i MAX IV er en synkrotron: en ringformet accelerator, hvor elektroner cirkulerer med nær lysets hastighed. Herved afgiver de elektromagnetisk energi i form af røntgenstråling. MAX IV har en væsentlig mere ideel bane i ringen end andre eksisterende synkrotroner. Det medfører en mere koncentreret form for røntgenstråling, der spreder sig mindre til siderne. Herved opnås både bedre kvalitet i analyseresultaterne samt højere hastighed i gennemførelsen af målinger. 

MAX IV blev indviet i sommeren 2016. I første omgang skal den udbygges med 14 beamlinjer, der alle har adgang til røntgenstrålerne i lagerringen. Anlægget med de 14 beamlinjer forventes at stå færdigt i 2019. På længere sigt vil MAX IV kunne udvides til 20-25 beamlinjer.   

DanMAX er en af de 14 første beamlinjer, der bliver installeret på MAX IV. 

Bag DanMAX står Uddanelses-og Forskningsministeriet, Region Hovedstaden, Region Midtjylland, MAX IV, Aarhus Universitet, Københavns Universitet og DTU. 

DanMAX får to målestationer tilknyttet, der hver især udgør en af de to vigtigste teknikker til brug i materialeforskning. Den ene station er imaging, der fungerer som et røntgenmikroskop og giver et helhedsbillede af, hvordan materialet ser ud. Den anden er pulverdiffraktion, hvor man måler materialets fingeraftryk. Fra dette fingeraftryk kan man se de mindste atomare strukturer. Da der er tale om nogle af naturens mindste bestanddele, atomer og molekyler, skal signalet fra røntgenstrålingen behandles, før resultatet er muligt at aflæse for det menneskelige øje.   

Offentligheden / Pressen