Att titta på en guld-atom i många miljoner gångers förstoring går bra, om man har ett tillräckligt kraftigt mikroskop.

Guld-atomer är tunga och ger hög kontrast mellan ljust och mörkt i en så enormt uppförstorad bild. De sprider elektronerna väldigt effektivt, som Eva Olsson, professor i teknisk fysik vid Chalmers i Göteborg uttrycker saken.

”En bild av strukturen gör det möjligt at bygga om materialet”

Men mjukare ämnen är inte alls lika lätta att få bra kontrast i. Plaster, polymerer, organiska material eller biomaterial som cellulosa till exempel. Och det är där man kanske skulle kunna ”bygga om” materialen om man kan få tillräckligt bra bild av den minsta strukturen.

Det är i alla fall planen, när nu Eva Olsson och hennes kolleger ska dra igång ett projekt med mer ”mjuk mikroskopi”.

Vill skräddarsy materialets funktioner

– När vi tittar på material runt omkring oss vill vi ibland kombinera flera funktioner i samma material. Vi vill kunna skräddarsy funktionerna. Då kopplar vi direkt till materialets struktur för den bestämmer egenskaperna. Har vi den kunskapen kan vi modellera och designa nya material, säger hon.

Nyligen fick Eva Olsson och hennes grupp en donation på 33 miljoner kr från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse för att ägna sig åt mjuk mikroskopi.

Och även om arbetet nu för en åskådare ser ut som en människa som sitter framför okular till ett stort elektronmikroskop, så handlar det i slutändan om påtagliga saker. Solceller, bomullsodling, eller det nya supertunna ämnet grafén.

– Vad gäller solceller innebär mer kunskap om strukturen att vi kan optimera verkningsgraden, säger Eva Olsson.

I mikroskåpet kan atom för atom plockas bort

– Det finns vissa solceller med hög verkningsgrad, uppemot 50%. De är väldigt effektiva men å andra sidan väldigt dyra att tillverka. De kan vara svåra och arbetsintensiva och innehålla grundämnen vi inte har särskilt mycket av. Eller som till och med kan vara direkt hälsovådliga.

– Polymerer (plaster till exempel) är väldigt billiga material men har mycket sämre verkningsgrad. Om vi kunde öka den vore mycket vunnet.

Grafén är ett material som bara är ett atomlager tjockt, med kolatomer i sexhörningar. Dess upptäckare fick nobelpriset 2010.

– I vårt mikroskop kan vi mönstra grafén, gå ner på atomskala och plocka bort kolatom för kolatom. Då kan vi välja att titta på materialets transportegenskaper, om vi vill se när elektronerna rör sig i vissa riktningar i skiktet. Och sedan mäta skillnaderna.

Bomullsodling ger oss sköna tröjor, men den är också miljöfarlig. I mikroskop kan man se hur en cellulosafiber suger upp en vattendroppe i närbild.

– Då finns en möjlighet att vi skulle kunna utveckla cellulosa från träd. Vi har mycket träd i Sverige, en råvara vi kan använda.

”Avväpnar” hälsovådliga nano-partiklar

En tröja gjord på svensk tall, kanske? Om det blir forskningsanslag skulle något användbart kunna finnas om fem år, tror hon.

Det här handlar också om nano-partiklar. Något som nu finns i en del textil till exempel, eller i krämer. Det har framförts oro från olika håll för att de här skulle kunna vara hälsovådliga. Studier om detta pågår på Chalmers:

– Vi har haft ett projekt med silverpartiklar i jord och tittat på hur de ser ut före och efter att daggmaskar behandlat dem i kroppen. Och vi har experiment för att reda ut om de är farliga eller inte, och under vilka förutsättningar de skulle kunna vara farliga. Inte för att ta ställning, utan för att undersöka. Och om de är farliga kan det finnas omständigheter som så att säga ”avväpnar dem”, så att de inte behöver vara farliga, säger Eva Olsson.