NTNUs nye mikroskop kan se detaljer 1 million ganger mindre enn et hårstrå

Forskere jubler over et nytt mikroskop som gjør det mulig å se enkelt-atomer i metaller og andre materialer. Det kan gi oss bedre batterier og lettere biler, og åpne nye muligheter innen medisinsk forskning.

Akkurat denne utgaven av mikroskopet finnes det kanskje bare et par stykker av i verden, anslår professor Randi Holmestad. Hun leder TEM Gemini-senteret i Trondheim, der det nå finnes fire transmisjonselektronmikroskop. Foto: Sølvi W. Normannsen.

Det nye supermikroskopet NORTEM II åpnes offisielt med en seremoni og et internasjonalt seminar på Gløshaugen tirsdag 2. desember.

— Nå tar NTNU et stort steg inn i framtidas forskning og teknologi. Vi har fått et instrument i verdensklasse, slår professor i fysikk, Randi Holmestad fast.

Detaljene avgjør

Instrumentet er et transmisjonselektronmikroskop (TEM) som bruker elektroner i stedet for lys for å lage bilder. Fordi det kan se detaljer ned på en milliondel av et hårstrå, kan forskerne studere og analysere enkeltatomer i materialer. Det er nemlig i disse aller minste byggeklossene at egenskapene til et materiale bestemmes. Selv små skader og variasjoner på dette nivået kan avgjøre hvor sterke, holdbare eller energieffektive produkter vi bruker til daglig, er.

Spesialbygd rom

Forskerne beskriver den nye teknologien som banebrytende. Den vil hjelpe dem å utvikle nye metoder for å analysere materialer. De ser for seg store og nye muligheter innen grønn energi, metallindustri, kvanteforskning, medisin og bioteknologi.

Målinger på atomskala er så ømfintlige at selv små endringer i temperatur eller vibrasjoner påvirker resultatene.  Derfor har TEM fått sitt eget spesialbygde rom under bakken på Gløshaugen. Gulvet demper vibrasjoner og mikroskopet står på en én meter tykk betongkloss. Veggene, taket og gulvet beskytter mot elektromagnetisk støy.

Teknologi i særklasse

Mikroskopet er en del av den nasjonale infrastrukturen NORTEM. Den finansieres av Norges forskningsråd. Partnere er NTNU, SINTEF og Universitetet i Oslo. Oslo får et tilsvarende instrument neste år. I Trondheim er aktivitetene organisert i TEM Gemini Centre, som ledes av Randi Holmestad.  

Det nye mikroskopet har et eget spesialbygd, vibrasjonsfrittrom under bakken på Gløshaugen. Her er det mobilfri sone, fordi veggene er kledd med plater som hindrer elektromagnetisk støy. Foto: Sølvi W. Normannsen

Dette er senterets fjerde mikroskop. Bare ett av disse kan måle seg med det nye. Det er fra 2011 og er også Holmestad kaller «aberrasjonskorrigert». Det betyr at det har «briller» på linsa som gjør oppløsningen bedre, forklarer hun.

4 000 timer i året

— Men mye har skjedd, særlig på datasida. NORTEM I har en hjerne fra 2011, og vi kan jo selv sammenlikne dagens telefoner og biler med de vi hadde for 14 år siden, sier Randi Holmestad

Særlig på detektorsiden har det skjedd mye. NORTEM II får en direkte elektron detektor. Det åpner for at forskerne både kan gjøre ting de ikke har hatt muligheter til før, og mer nøyaktige analyser. Instrumentet utstyres også slik at de nå kan studere materialer som ikke tåler store doser elektroner uten å bli ødelagt.

Doktorgradsstudenter og forskere ved NTNU og SINTEF bruker mikroskopene i senteret rundt 4000 timer i året.

Jobber tett med industrien

Materialforskerne samarbeider tett med industrien. De jobber med lettmetaller som aluminium, og tunge metaller som stål og støpejern. Batteriteknologi, nanoteknologi og magnetiske materialer er andre samarbeidsområder. Nå åpner det seg nye muligheter innen helse, medisin og bioteknologi.

De totale kostnadene for NORTEM II er på 60 millioner kroner. Forskningsrådet har betalt selve instrumentet mens NTNU Eiendomsavdelingen har planlagt og finansiert den spesialbygde laben. Tirsdag 2. desember er det offisiell åpning. Over 100 gjester kommer til seremoni og seminar i Realfagbygget på Gløshaugen.