Svensk in kind till ESS

Nya svenska projekt på ESS

Under perioden 2021–2025 kommer en del av det svenska bidraget till ESS att användas till in-kind leveranser, det vill säga teknisk utrustning eller personal, från svenska universitet till ESS. Total kan 150 miljoner kronor finansiera in kind-projekt. FREIA-laboratoriet i Uppsala beviljades finansiering 2021.

För 2022 har fyra olika projekt fått finansiering och i dessa medverkar Lunds universitet, Uppsala universitet, KTH och Lund Institute of advanced neutron and X-ray science (LINXS). 

Deuteration Lab Services

Detta in kind-projekt syftar till att stödja forskare, främst inom området biovetenskap, med deutererade (se beskrivning nedan) och kristalliserade molekyler när de studerar material med olika neutrontekniker. Projektledare är Wolfgang Knecht, chef för Lund Protein Production Platform och Node Director för Protein Production Sweden.

- Det mest spännande med vårt projekt är att det kommer att göra det möjligt för svenska forskare att göra de första life science-experimenten vid ESS, säger Wolfgang Kencht. För oss innebär det att vi medverkar till att skapa en smidig väg in till både MAX IV och ESS vid laboratorierna på Lund Protein Production Platform.

Väte är ett av de vanligaste kemiska ämnena i universum och binder sig lätt till andra grundämnen för att bilda molekyler. Den mest kända av dessa molekyler är kanske H2O, vatten. Väte, i vatten och i andra biomolekyler, är alltså en del av alla levande organismer på jorden. Deuteration är den process där väte, en atom som bara har en proton i sin kärna, byts ut mot en väteisotop som kallas deuterium, som har en proton och en neutron i sin kärna.

Neutronstrålen som används i experimenten vid olika instrument på ESS skiljer mycket känsligt mellan väte och deuterium. Att byta väte mot deuterium i olika molekyler gör därför synliga för neutronerna under experimenten och mätningarna vid ESS.

- Alla dessa ger svenska forskare en mängd verktyg för att producera högkvalitativ vetenskap, avslutar Wolfgang Knecht.

Driftsättningsforskare till instrumentet ODIN

Projektet syftar till att utveckla och ta i bruk instrumentet ODIN på ESS . ODIN, som kommer att vara ett av de första operativa instrumenten vid ESS, ska tillhandahålla världsledande neutronavbildning med rumslig upplösning ner till mikrometer.

- Att vara en del av projektets tidiga skede är en fantastisk möjlighet, säger Stephen Hall. kommer att ge oss många tillfällen att utforska material och strukturer i både tre och fyra (3D + tid) dimensioner. Projektet kommer att stödja utvecklingen av instrumentet för att säkerställa att vetenskapliga resultat är möjliga från dag ett.

vid ESS kommer att ge ny förståelse för material i termer av mikrostrukturer, sammansättningar och egenskaper i 3D. Tekniken ska dessutom göra det möjligt att utforska hur material beter sig över tid när de utvecklas under olika miljöförhållanden, dvs. 4D-avbildning.

Att Odin kan ge denna nya information om materialegenskaper och processer beror på instrumentets kapacitet när det gäller hög rumslig och tidsmässig upplösning och våglängdsberoende avbildning.

- Vi kommer att utnyttja möjligheterna i undersökningar av beteendet hos sådana material som metaller, stenar, batterier och mat, förklarar Stephen Hall. Vi kommer också, tillsammans med olika samarbetspartners, utforska de interna materialstrukturerna hos , paleontologiska och utomjordiska föremål och material.

Utveckling av neutronpolarisationskapacitet

En av de ansvariga för detta in kind-projekt är Max Wolff, professor vid institutionen för fysik och astronomi vid Uppsala universitet. Projektet syftar till att producera polarisationsutrustning viktig för flera instrument vid ESS.

- Det här projektet är ett av de viktigaste för att förbättra prestandan hos ESS och dra bästa möjliga nytta av ESS kapacitet, säger Max Wolff. Att ha ett nära engagemang i flera olika instrumentprojekt och på så sätt bidra till den största infrastruktursatsningen i Norden är mycket spännande, säger Max Wolff.

Vid ESS genereras neutroner när protoner kolliderar med en stor, kvarnstensformad ring av volfram –en process som kallas spallation. Polariserande neutroner innebär att alla deras spin (magnetiska moment) riktas åt samma håll, på liknande sätt som att nålen på alla kompasser pekar norrut. När neutronerna är polariserade går det att mäta styrkan och riktningen på den magnetiska induktionen . Den här förståelsen för högpresterande magnetiska material kan till exempel leda till hållbara generatorer och elmotorer. Dessutom kan interaktionen mellan polariserade neutroner och materia utnyttjas för att ge mer kontroll över, och högre kvalitet på, experiment inom exempelvis batteriforskning och medicinsk forskning.

- I det här projektet kommer vi att bygga vidare på vår expertis i Super ADAM-projektet, förklarar Max Wolff. Polariserade neutroner blir allt viktigare, inte bara för studier av magnetism utan också för analyser av spin-inkoherent spridning, vilket möjliggör bättre experiment. Projektet kommer att göra det möjligt för Uppsala universitet att knyta an till ESS, bygga kompetens och vara redo att dra bästa nytta av anläggningen när den väl är igång.

Driftsättning av NMX Makromolekylär Diffraktometer

Ledare för detta in-kind projekt är Esko Oksanen, forskare vid Lunds universitet. Projektet syftar till att konstruera och driftsätta NMX Macromolecular Diffractometer, ett instrument avsett för makromolekylär kristallografi.

- NMX Macromolecular Diffractometer är det enda instrumentet på ESS som är dedikerat för strukturbiologi, förklarar Esko Oksanen. Detta är ett forskningsområde som är både aktuellt och brådskande, till exempel för läkemedels- och vaccinutveckling. Sverige har ett starkt vetenskapssamhälle inom strukturbiologi, så det är därför spännande att involvera forskarna ännu mer i instrumentprojektet.

Att kunna bestämma väteatomernas positioner i små kristaller och större enhetsceller snabbare än vad som tidigare varit möjligt kommer att möjliggöra studier av mer komplexa och utmanande system, som till exempel transmembrana protonpumpar. Detta ger en bättre förståelse både för grundläggande biologiska processer som cellernas energiproduktionoch för hur läkemedel binder sina målproteiner.

- Svenskt engagemang i NMX-projektet kommer att föra Lunds universitet och ESS närmare varandra och bidra till att skapa en kritisk massa av metodutvecklingsexpertis i Lund, säger Esko Oksanen. Detta stärker Lunds universitets profil inom neutronstrukturbiologi och säkerställer framtida vetenskapliga framgångar för NMX-instrumentet.