Søren Ulstrup

Projekttitel

Direkte måling af kvantetilstande i funktionelle atomtynde materialer

Hvad handler dit projekt om?

Komponenterne til fremtidens teknologier skal bygges af todimensionelle materialer. Disse er kendetegnet ved at have en tykkelse på et enkelt lag af atomer. Ved at stable forskellige atomare lag og styre den indbyrdes vinkel mellem atomerne er det muligt at frembringe helt nye og overraskende egenskaber såsom superledende tilstande. Det er derved muligt at bruge disse ekstremt tynde materialer til at lede en elektrisk strøm uden nogen form for energitab. Projektets målsætninger er at etablere hvorfor disse tilstande opstår og at undersøge effekten af at belaste materialerne med en elektrisk strøm. Dette vil afsløre, hvordan egenskaberne ændres under realistiske betingelser.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Min fascination af nanoteknologi begyndte det første studieår. Her gik det op for mig at man kunne kombinere viden fra fysik, kemi, biologi og matematik til at realisere drømmen om at konstruere materialer fra bunden ved at styre naturens mindste byggesten. I løbet af min studietid og forskerkarriere er jeg ”vokset op” med fantastiske nye teknikker, der har transformeret metoderne til at fremstille og måle på disse nanomaterialer. Man har en designfrihed på området nu, som kan sammenlignes med at lege med Legoklodser. Det er kun fantasien, der sætter grænser for den slags strukturer, som man kan bygge.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Man har en meget begrænset viden om, hvad der sker med kvantetilstandene i todimensionelle materialer, når man tænder for stikkontakten, og derved udsætter materialerne for en elektrisk strøm. Det viser sig at være et svært problem at modellere med teoretiske metoder, og relevante eksperimentelle teknikker har heller ikke været tilgængelige. Jeg har udviklet et instrument ved Aarhus Universitet, der kan fokusere intens stråling fra partikelacceleratoren ASTRID2 ned på nanoskala og bruge denne stråling til at tage direkte billeder af kvantetilstandene i nanomaterialer. I projektet skal potentialet af dette instrument realiseres til at kortlægge de elektroniske egenskaber af atomtynde materialestakke integreret i elektroniske komponenter.

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

Projektet vil føre til nye grundlæggende erkendelser om egenskaberne af avancerede materialer. Dette er nøglen til at udvikle fremtidens elektroniske og optiske komponenter og derved transformere elektronik-, energiomdannelse- og informationsteknologier. Projektet vil også indeholde metodeudvikling og samarbejde med nogle af de største eksperimentelle anlæg i USA og Europa; herunder moderne lyskilder som f.eks. den nye partikelaccelerator MAX IV i Sverige. Dette projekt vil bidrage til at udnytte de nye eksperimentelle muligheder og uddanne forskere til at udføre forsøg, der kan afsløre fænomener, som vi hidtil ikke har haft mulighed for opdage.

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

Det er en kæmpe ære og et motiverende boost at modtage en Sapere Aude bevilling. Den gør det muligt at konsolidere min gruppe med en ph.d.-studerende og en postdoc. Sammen kan vi nu starte aktiviteter, der sikrer, at vi kan blive ved frontlinjen af et højintenst forskningsområde. Bevillingen er derfor vital for min karriere, og den giver mig de bedste vilkår for at tiltrække yderligere forskningsmidler fra Det Europæiske Forskningsråd i fremtiden. 

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg bor i Aarhus sammen med min hustru Nina og vores hund Cleo i et hus fra 1920erne. Der er en masse store og små projekter, som kan aflede opmærksomheden i et gammelt hus med en stor have. Jeg sætter pris på at løbe, og jeg prøver at deltage i halvmaratonløb så ofte som muligt. Det betyder meget for mig at rejse. Jeg nyder især at vende tilbage til min gamle bopæl i Berkeley i Californien, både når arbejdet kalder, og når der er brug for lidt ferie.