Forskningsprojektets videnskabelige titel

Frustration in Molecular Tessellations

Forskningsinstitution

Danmarks Tekniske Universitet

Institut for kemi, Danmarks Tekniske Universitet

Fagområde

Kemi

Kontaktinfo

Email: kastp@kemi.dtu.dk

Forskningsleder

Kasper Steen Pedersen

Lektor

Projekttitel

Frustration in Molecular Tessellations

Hvad handler dit projekt om?

Tilstedeværelsen af orden i atomernes placering i et materiale har afgørende betydning for materialets egenskaber. Det er således en hellig gral at kunne skræddersy materialer helt ned på atom-niveau og at kunne styre hvordan atomerne binder til hinanden. I dette projekt vil vi udnytte at molekylære ”byggeklodser” kan selvsamle sig til nye typer materialer. Byggeklodserne, der designes syntetisk, kan betragtes som værende polygoner, dvs. trekanter, firkanter, femkanter, osv. Når disse sættes sammen, dannes der en mosaik på atom-niveau. Hvis flere forskellige polygoner kombineres, fx firkanter og trekanter, vil man kunne danne strukturer der mangler langtrækkende orden. Sådanne kaotiske strukturer har unikke egenskaber, som man ikke finder i traditionelle materialer. Da optiske og magnetiske egenskaber afhænger kritisk af materialets orden og symmetri bliver egenskaberne frustrerede. Denne situation af irregularitet på det atomare niveau fører til nye muligheder for design af materialer til fotonik og til komponenter til fremtidig kvantecomputing.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Min interesse for uorganisk kemi blev udløst af særdeles inspirerende mentorer under mine studier på Københavns Universitet. Uorganisk kemi beskæftiger sig med alle grundstoffer i det periodiske system, og ved at bruge min kreativitet i laboratoriet kombineret med flere fysiske discipliner kan jeg designe nye materialer med helt nye egenskaber. Netop denne symbiose mellem kemi og tilstødende områder som fysik, nanoscience og materialevidenskab fortsætter med at fascinere mig.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Materialer bliver generelt opfattet som bestående af et repeterende mønster af atomer. Imidlertid er alle materialer ikke-repeterende på enten den ene eller anden måde, og dette fravær af perfekt orden har ofte stor betydning for deres funktionalitet. Kemikere har udviklet metoder til at designe specifikke repeterende mønstre, men der findes ingen strategier til at opnå ikke-repeterende materialer. I dette projekt vil vi udvikle de første kemiske designstrategier til specifikt at tæmme materialer der balancerer mellem orden og kaos på det molekylære niveau.

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

Projektet vil lede til grundlæggende erkendelser om kemiske designstrategier til nye, avancerede materialer baseret på molekylære byggeklodser. Disse materialer har relevans for fremtidig elektronik og kvantecomputing og for udviklingen af nye lysudsendende materialer. Vores uortodokse tilgang til materialedesign kunne imidlertid have endnu bredere perspektiver.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Det er en stor ære og anerkendelse af mit og min forskningsgruppes arbejde at modtage en Sapere Aude Forskningsleder-bevilling. Bevillingen vil muliggøre en betragtelig udbygning af min forskningsgruppe og vores eksperimentelle infrastruktur, hvilket vil gøre os konkurrencedygtige med de førende grupper og laboratorier. Endvidere vil bevillingen muliggøre vores forfølgelse af mere langsigtede problemstillinger og endnu større initiativer.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg bor i Nordsjælland med min hustru, Mie, og vores hyperaktive hund, Nemo.

Bopælskommune

Allerød

Gymnasium

Allerød Gymnasium