Popular Science Description

Linnaeus Grant

Nanoscience and Quantum Engineering -

 

 

a bridge between high technologies on the

nanoscale, and advanced quantum theory

 

 

 

 

last update  2008-02-10

CONTACT

 

reimann@matfys.lth.se

+46 46 222 9086

lars.samuelson@ftf.lth.se

+46 46 222 7679

 

Lund University

Box 118

S-22100 Lund

 

Telephone (secretary)

+46 46 222 9090

+46 46 222 7677

Fax

+46 46 222 4416

 

Nanoteknik handlar om att tillverka och utnyttja strukturer så små som en nanometer (en miljondels millimeter eller cirka fem atomer i bredd). Detta är den minsta skalan där man fortfarande kan tala om materiella strukturer, vilka ofta får unika, förvånande och användbara egenskaper. På nanoskalan suddas gränserna mellan fysik, kemi, biologi och materialvetenskap ut, vilket ger upphov till helt nya fenomen och funktioner.

Det finns åtskilliga exempel på nanoteknik inom dagens industri: från färgning av däck, tillverkning av målarfärg och cement, UV-filter i solkräm, sminkprodukter och så det äldsta exemplet av alla, färgat glas samt om kommande tillämpningar inom elektronik, biologi och medicin.

Kvantmekanisk ingenjörskonst på nanometerskalan

 

Linné-centret ”Nano-science and quantum engineering” utgår från mer än tio års etablering av forskningsexcellens inom nanovetenskap och studier av kvantmekaniska fenomen hos ultrasmå strukturer. Denna forskning har resulterat i ett stort antal centerprogram finansierade från Vetenskapsrådet (VR), Stiftelsen för strategisk forskning (SSF) och EU, bl.a. ett av de tio starka forskningsmiljöerna som identifierats av VR och ett av de 18 strategiska forskningscentra som utpekats av SSF.  Linné-centret garanterar en fortsatt framgångsrik forskning och en förbättrad balans mellan externfinansierad forskning och fakultetsmedel.

Forskningsinriktningen för centret baserar sig på den mycket snabba utvecklingen av nanoteknik för realisering av material- och komponentstrukturer som designas på nanometerskalan. Ett stort värde av dessa tekniska genombrott återfinns inom tillämpningar inom elektronik, optik och sensorik, liksom i möjligheten att renodla kvantmekaniska modellsystem. Det har därför utvecklats ett avancerat teoretiskt forskningsfält med vilket man kan förutsäga helt nya egenskaper hos kvantmekaniskt dominerade system, vilka kan implementeras i komponenter och system i nanovärlden. Det är därför helt naturligt att beskriva detta som en ingenjörskonst vilken har kvantmekaniken som sitt mest slagkraftiga designverktyg.

Den nanoteknik vi baserar forskningen på kräver mycket avancerade tekniska metoder, dvs sådana som behöver tillgång till synnerligen avancerade laboratorier för framställning och för kontroll av strukturerna. Lunds universitet och LTH har redan före Linné-centrets start beslutat om förverkligandet av ett dedicerat ”Nanohus”, vilket med kompletterande stöd från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse (KAW) och VR på totalt 65 MSEK för ny utrustning till laboratoriet, blivit ett av de mest avancerade nanotekniklabo-ratorierna i Europa.

 

Inom Materialkemi utvecklas bottom-up metoder för att tillverka självor-ganiserande nanostrukturer, t.ex. nanotrådar, liksom avancerad analys av sådana system; - Inom Biofysik utvecklas biomedicinska sensorer, speciellt baserat på att mäta nanooptiska signaler och genom att bygga nanofluidiska analyssystem; - Inom Nanoelektronik utvecklas högfrekvenselektronik baserat på halvledare med små bandgap samt nya sorters transistorer som skapas i nanotrådar.

 

På motsvarande sätt utveckla vi  tre nya fokusområden, inriktade mot:

 

· Nanoelektromekaniska system där extremt små svängande mekaniska system skall byggas, med dimensioner på 10nm-skalan, där kvantfysikaliska fenomen användes för detektion;

· Koherenta fenomen och tillämpningar för studier av optiska och elektriska egenskaper hos nanosystem, bl.a. för tillämpningar för framtida kvantdatorer; 

· Kvantmekaniska mångpartikelsystem för att utveckla teoretiska metoder och förståelse för kvantmekaniska system och tillämpningar, vars egenskaper bygger på mångpartikelfenomen.

 

Genom dessa sex fokusområden försäkrar vi oss om en fortsatt utveckling och förnyelse av forskningen där grundläggande teoretisk forskning går hand i hand med nanoteknologiska framsteg. Härigenom kan vi skapa grunden för såväl spännande ny grundforskning som för nya plattformar där svensk industri kan hämta näring och kraft till förnyelse.