Forskning
SMN forsker tverrfaglig for å skape en mer bærekraftig verden. Forskning på fornybar energi og materialvitenskap er avgjørende for å løse dagens utfordringer knyttet til klimaendringer, ressursutnyttelse og bærekraftig utvikling.
Finn en forsker
Strategiske tematiske områder
Forskningen ved vårt senter sikter på å oppdage og utvikle materialer med egenskaper og funksjoner som kan hjelpe samfunnet i det grønne skiftet til en mer bærekraftig fremtid. Hovedområdene våre er energiproduksjon og lagring, CO2-lagring og reduksjon, produksjon av hydrogen, ammoniakk og andre bærekraftige drivstoff, og utviklingen av nye energibesparende materialer for både kraftelektronikk, og informasjons- og kommunikasjonsteknlogi. For å samle kunnskapen vår har vi identifisert seks strategiske tematiske områder som du kan lese mer om under.
Fremtidsrettet batterikjemi
Behovet for avansert energilagring øker med den økende elektrifiseringen i samfunnet. Fornybare energikilder er ofte variable og væravhengige, men tilgangen på energi må være stabil. Mens litium-ion batterier er den meste brukte energilagringsteknologien er det flere utfordringer knyttet til kostnader, levetid, miljøpåvirkning og bærekraft dersom produksjonen skal økes globalt. Vi forsker på alternative batteriteknologier som faststoffbatterier og nye materialer.
Dette strategiske tematiske området ledes av Alexey Koposov.
Materialer i kvanteteknologi
Kvanteteknologi forsøker å ta i bruk kvantemekanikkens egenskaper til praktiske formål. Vårt fokus er på punkt-defekter i halvledere som en kvantebit, mer bestemt rettet mot kvantesensorer. Punkt-defekt-basert kvanteteknologi lener seg på to viktige egenskaper: manipulasjon av spinnverdi av en defekt, og utslippet av et singelfoton, den såkalte “single photon emitter”-egenskapen, SPE. SPE virker spesielt lovende for kvantesensorer siden emisjonsspekteret responderer raskt til små endringer i nærliggende felter. I dette strategiske tematiske området vil vi utforske nye materialer og defektsystemer som kan bli brukt som SPEer.
Dette strategiske tematiske området ledes av Lasse Vines.
Kompleks oksidelektronikk og sensorer
Elektronikkindustrien møter store utfordringer i utviklingen av fremtidig informasjons- og kommunikasjonsteknologi. Når størrelsen på elektronikkkomponenter minker til nanometerskalaen er ikke silikon lenger et egnet materiale, i alle fall for ikke til alle anvendelser. I tillegg er dagens teknologi energikrevende, mens samfunnet lener seg mer på datateknologi i hverdagen. Derfor trenger vi nye materialer og komponentarkitektur. Forskningen vår vil fokusere på ternære eller kvartære oksider, med egenskaper som høye verdier av funksjonelle elektriske- og magnetiske responser, i tillegg til defekttilstander som kan kontrolleres med høy presisjon. Dette gir oss et spenn av parametere som lett kan justeres til fordel for ny elektronikkteknologi.
Dette strategiske tematiske området ledes av Henrik Sønsteby.
Nye materialer for effektive tandemsolceller
Å høste grønn energi med solceller har blitt et lokomotiv i implementering av ny energiteknologi, men har fortsatt et stort potensial for forbedringer. Fremtiden til solceller vil bygge videre på silisiums utrolige suksess, ved utvide cellen med flere lag av materialer som sammen kan fanger og konverterer et bredere område av solspekteret, med andre ord en tandemsolcelle. Dagens utfordringer med de beste tandemsolcellene er materialene i seg selv. De som har vist seg lovende til nå inneholder grunnstoffer som enten er giftige, sjeldne, er utsatt for geopolitisk stress, eller som er for dyre å produsere på storskala. Vårt fokus vil være på å utvikle nye materialer som løser disse utfordringene, som komplekse oksider, ternære nitrider, og blyfrie halogenidperovskitter. Ved å samle samlet ekspertise og innsats i fysisk- og kjemisk syntese av materialer, karakterisering og teori, sikter vi mot å skreddersy neste generasjons materialer for tandemsolceller for høyere konverteringseffektivitet slik at vi kan nå et mer bærekraftig samfunn.
Dette strategiske tematiske området ledes av Vegard Skiftestad Olsen.
Drivstoff fra sollys
For å unngå skadelige klimascenarier må ytterlige CO2 utslipp opphører og vi må konvertere til en sirkulær CO2 økonomi. Flere lovende konsepter på produksjon av drivstoff og andre mer høyverdiprodukter som polymere, lege-, smøre- og løsemidler fra vann og karbondioksid ved bruk av solenergi (fontoner) foreligger. Likedan jobbes det med ideer der foto-, termisk- og elektrokatalyse kombineres. Sentrale forskningsutfordringer for disse konseptene er å kombinere to eller flere energi input på en felles gassfase reaksjonsplattform og utvikle atomær skala kompositt katalysatorer for å oppnå optimaliserte reaksjonssekvenser som krevere lav energi input og ikke gir uønskede biprodukter. Vår forskning vil fokusere på å utvikle et gassfase reaktorsystem som håndterer kombinert bruk av sollys (fontoner) og termisk energi til å katalysere H2O/CO2 til H2 eller lette hydrokarboner over skreddersydde nanostrukturerte katalysatorer.
Dette strategiske tematiske området ledes av Anja Olafsen Sjåstad.
Hydrogenmaterialer
Grunnstoffet hydrogen inngår i alle vesentlige prosesser og alt liv på jorden. Hydrogengass produseres i dag i stor grad fra fossile kilder, og mye av det brukes til å lage ammoniakk for kunstgjødsel i landbruket. Utslippsfritt hydrogen fra fossile kilder med karbonfangst eller vannelektrolyse med grønn elektrisitet vil i økende grad bli viktig for bærekraftig energilagring- og bruk, som vil være hovedfokuset for dette strategiske tematiske området på SMN. Vi forsker på nye materialer som kan brukes til produksjon, lagring, og bruk av hydrogen, men også på hvordan hydrogen påvirker egenskapene til materialer (elektrolytter, elektroder, elektrokatalysatorer, halvledere og metaller). Hydrogen i sin enkleste form som et enkelt proton H+ beskrives forskjellig i modeller og eksperimentelle metoder i materialfysikk og kjemi, men dette inspirerer også til innovasjon og nye anvendelser. I dette strategiske området vil SMN fortsette arbeidet med å øke samarbeidet mellom forskningsgruppene med mål om å utvikle banebrytende konsepter og påvirke retningen i forskning og innovasjon på hydrogen i materialer for bærekraftig energiteknologi.
Dette strategiske tematiske området ledes av Truls Norby.