02. december 2015

Smartere materialer kræver hård stråling og dyb analyse

Kemijobs

Klimavenlige energikilder kræver smarte materialer, der kan omdanne energi fra f.eks. sollys eller varme til elektricitet og lagre den i lang tid. For at udvikle nye og bedre energimaterialer er det nødvendigt at forstå hvad hvert eneste atom i materialerne laver og det er ikke nemt at finde ud af. Det kræver hård røntgenstråling og en del computerkraft at kravle så langt ind i fremtidens energimaterialer. Kirsten Marie Ørnsbjerg Jensen er ny adjunkt på Kemisk Institut. Hun har adgang til begge dele. Og så har hun en sidste kvalitet, der er nok så vigtig.

”Jeg synes at det er vildt spændende at bruge metoder fra fysikken til at forstå kemiske processer på atomart plan. I min forskning fremstiller jeg også nye materialer i laboratoriet, men for mig er det vigtigste, at forstå, hvordan materialet opfører sig. Typisk bruger jeg en uge på at måle på et nyt materiale, og de næste måneder på at regne på hvad mine målinger rent faktisk betyder,, Meget af min forskning foregår derfor ved computeren”, siger Jensen.

Struktur bestemmer materialers funktion

Hvad enten man vil lave nye batterier, solceller, katalysatorer eller såkaldte termoelektriske materialer, der omdanner varme til strøm, så er det vigtigt at vide hvordan materialerne er opbygget: At kende deres struktur. Det er nemlig strukturen, der afgør hvad materialerne kan. Derfor undersøger Jensen sine materialer med røntgen- eller neutronstråling.

"Nu har vi helt nye muligheder for at forstå materialers opbygning!

Kirsten Marie Ørnsbjerg Jensen

Adjunkt

Kemisk Institut

Københavns Universitet

”De avancerede spredningsteknikker jeg bruger, har kun været brugt i forskning inden for nanoteknogi i de seneste 10-15 år, og har for alvor vundet indpas de sidste 5 år. Teorien der ligger bag, har været kendt i 100 år, næsten siden røntgenstråling blev opdaget, men det kræver meget kraftige strålingskilder kombineret med computerkraft, at opnå brugbare resultater. Nu har vi helt nye muligheder for at forstå materialers opbygning.”, siger adjunkten.

Mindre er større

Hvad enten man skal gemme energi i for eksempel batterier, eller omdanne energi i for eksempel brændselsceller, har det vist sig, at effekten bliver større og større, jo mindre partiklerne er, i det materiale man anvender til formålet. Sjovt nok er det omvendt sådan, at jo mindre strukturer man vil undersøge, jo større maskiner skal der til. Derfor er Jensen en entusiastisk bruger af nogle af verdens største forskningsanlæg, og hun rejser rutinemæssigt til strålingsanlæg i f.eks. Grenoble og Chicago. Snart kan hun dog skære ned på de lange udlandsrejser, når Europas kraftigste strålingskilde Max IV åbner en times kørsel fra København lige uden for den svenske by Lund.

Strukturforandringer under fremstilling er næste skridt

En ting er at forstå strukturen i de færdige materialer. Kirsten Marie Ørnsbjerg Jensen vil også gerne undersøge detaljerne i de kemiske processer, mens man fremstiller materialerne. Det er processer der foregår på det atomare plan og forløber over milisekunder. Det stiller endnu højere krav til materiellet og til dem, der skal regne på målingerne.

Oplagt valg til institut med stort fokus på nye materialer

Kirsten Marie Ørnsbjerg Jensen har studeret kemi ved Aarhus Universitet, hvor hun også tog sin Ph.d.-grad. Sin postdoc-periode tilbragte hun på Columbia University i New York City. I hele forløbet har hun forfinet sine evner til at undersøge materialer. Det gør hende til en oplagt samarbejdspartner for Kemisk Instituts forskningsgrupper og centre inden for materialeforskning, i blandt andet solenergi, nanoteknologi og brændselsceller.