Kristian Mølhave

Projekttitel

Elektronmikroskopi af processer på molekylærskala i væsker

Hvad handler dit projekt om?

Dette projekts formål er at udvikle en ny metode til at studere strukturer og processer i væsker på nanoskala. Udviklingen af sådanne metoder er afgørende nødvendigt for at forstå de komplicerede processer, der foregår i reaktioner mellem faste og flydende stoffer.

Metoden er baseret på elektronmikroskoper, der kræver vakuum for at virke. For at undgå fordampning vil væsken være indkapslet i mikrochips, der har ultratynde vinduer, som er gennemsigtige for elektron strålen. Membranen gør det muligt at "se" ind i chippen med både elektronstråler og lys, mens væsken bevares ved stuetemperatur og atmosfærisk tryk, selv når chippen er placeret i et elektron mikroskops vakuum kammer. På vinduerne kan vi placere mikroelektroder, som kan hjælpe med at undersøge de processer, der foregår i væsken. I samarbejde med verdensklasse mikroskopi faciliteter vil vi teste og udvikle disse nye metoder og systemer.

Udviklingen vil foregå i et tværfagligt samarbejde med et nationalt/internationalt team af forskere og udover at bidrage til grundlæggende forståelse af processer i væsker vil det også skabe ny viden om flere vigtige processer, der er nødvendige for en mere bæredygtig udvikling, som f.x. brændselsceller og katalysatorer.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Vand er livsvigtigt og findes overalt omkring os - og alligevel er det i væsker som vand, at vi har sværest ved at se, hvad der foregår på molekylærskala selv med de bedste mikroskoper. Det vil kunne give megen ny og nyttig viden at kunne tage billeder især af de komplekse processer, der foregår i grænselaget mellem væske og overfladerne af nanostrukturer og nanopartikler. Elektronmikroskoper kan give ultimativ opløsning i komplekse nanostrukturer, men da mikroskopet kun virker med en prøve i et vacuumkammer, har det hidtil været svært at få gode billeder i væsker. Ved at udvikle specielle mikrochipsystemer, der indkapsler væsken bag ultratynde vinduer, der er gennemsigtige for elektronstrålen, kan vi nu begynde at tage billeder af sådanne komplekse processer i væsker. Billederne vil kunne hjælpe til at forstå grundlæggende fænomener og siden optimere processer, der bruges i industrien.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Der er en række udfordringer i at udvikle og anvende mikrochips med ultratynde vinduer; jo tyndere vinduerne er, jo bedre opløsning får man, men samtidig vil vinduerne blive mere skrøbelige. Derfor skal vi optimere vores måde at lave mikrochipsystemet til bedst mulige holdbarhed og opløsning. Når væsken rammes af elektronstrålen, vil der desuden starte en række fysiske og kemiske processer, som vi skal kortlægge for at afklare, hvor meget vi ændrer prøven ved at tage billeder af den, hvorfor vi i samarbejde med mikroskopi-faciliteter i verdensklasse vil bruge elektronholografi. Arbejdet vil foregå i et tværfagligt samarbejde med et nationalt/internationalt team af forskere. Udover at bidrage til grundlæggende forståelse af processer i væsker vil det også skabe ny viden, der er nødvendig for nye grønne teknologier som fx brændselsceller og katalysatorer.

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

Projektetidéen bygger på flere års forudgående udvikling og kræver, at vi samler en dedikeret tværfaglig gruppe. Sapere Aude-projektet vil betyde et grundlæggende vigtigt bidrag til målretning af min gruppe og forskning på området. Det bliver nu muligt at få en dedikeret postdoc og ph.d-studerende ansat til at drive udviklingen og forskningen. Udover folkene i min gruppe gør projektet det muligt at samle en kritisk masse af personer og samarbejdspartnere til at opbygge den bredere fornødne tværfaglige viden og adgang til det nødvendige udstyr. Projektet vil dermed bidrage til, at vi kan være med til at skabe et solidt fundament for en helt ny form for mikroskopi. Det kan give et helt nyt indblik i de komplekse processer, som vi har et stort behov for at lære mere om i dag til den omstilling til grønne teknologier, som samfundet er i gang med.

Lidt om mennesket bag forskeren

Udover projektets forskningsmæssige indsats arbejder vi også på at lave undervisningsmateriale til skoler og gymnasier gennem www.nanoshow.dtu.dk.