Kemi

KEMI: Han studerar kemiska reaktioner med röntgenteknik

Sebastian Westenhoff, född 1978, är professor i biokemi vid Uppsala universitet

Han får priset för avbildning av kemiska och biokemiska reaktioner på molekylnivå.

Sebastian Westenhoff arbetar med att avbilda kemiska reaktioner. Otaliga sådana reaktioner pågår samtidigt där ett eller flera ämnen omvandlas till nya ämnen. Ofta styrs omvandlingarna av proteiner som har en specifik uppgift. För att kunna studera detta på molekylnivå använder han sig av avancerad laser- och röntgenteknik. På så sätt blir det möjligt att ”filma” hur proteinernas och molekylernas struktur förändras när de reagerar med varandra.

Framöver hoppas han kunna studera proteinernas roll vid så kallade laddningsöverföringar närmare. Detta är särskild viktigt inom fotosyntesen. Där omvandlar särskilda proteiner solljusets energi till elektroner som sedan transporterar dessa till specifika platser för vidare användning. Detaljkunskap om hur det går till kan i framtiden även komma till nytta vid framtagning av solceller.

• När solljuset träffar solcellen så delas energin upp i två olika laddningar på ett sätt som liknar det som sker vid fotosyntes. Naturen har en väldigt optimal process där mycket lite energi går förlorad. Vi människor har ännu inte lyckats bygga lika bra solceller och kan säkert lära oss av hur fotosyntesen fungerar i växter, säger han.
• Att få Göran Gustafssonpriset betyder enormt mycket. Det finns jättemånga duktiga kemister i Sverige så det är en ärofull bekräftelse för mig och min forskargrupp. 

Kontakt pristagare:
sebastian.westenhoff@kemi.uu.se
073-469 72 67

KEMI: Med mikroskopets hjälp kan nanokristaller bli nya halvledare

Kimberly Dick Thelander, född 1980, är professor i materialvetenskap vid Lunds universitet

Hon får priset för studier av nanomaterials atomära uppbyggnad och dess karakterisering med hjälp av in-situ-elektronmikroskopi.

Merparten av de tekniska framsteg som görs i vårt moderna samhälle drivs av upptäckter och förädling av nya material. En av de viktigaste typerna av material är kristaller där atomerna sitter ordnade i upprepade mönster.

Kimberly Dick Thelander har bland annat intresserat sig för nya kristallina halvledarmaterial.

– Egentligen är min forskning ganska grundläggande. Jag försöker förstå processerna bakom hur kristaller bildas. Om vi kan förstå det kan vi också styra processen och då kan vi skapa olika former av nya material. Det behöver inte vara halvledare men halvledare är intressanta eftersom det är så mycket du kan göra med dem.

Egenskaperna hos en halvledare bestäms av de atomer den innehåller och hur de är ordnade. Om det är möjligt att ändra på deras mönster kan man skapa nya halvledare med helt nya egenskaper. Bland annat vill forskargruppen i Lund se om det går att bilda halvledarkristaller i pyttesmå strukturer som kallas för nanokristaller. För att kunna studera dessa minimala strukturer har man utvecklat ett särskilt elektronmikroskop.

Kontakt:
kimberly.thelander@ftf.lth.se

Tel 070-611 17 35

Kemi: Han studerar vad som händer när ljus och molekyler kopplas samman

Karl Börjesson, född 1982, är professor vid Göteborgs universitet

Han får priset för utveckling av fotokemi i stark ljus–molekyl växelverkan.

Karl Börjesson forskar i gränslandet mellan kemi och fysik. Han har studerat ljus som är starkt sammankopplat med molekyler. När sammankopplingen blir tillräckligt stark skapas hybridtillstånd som får egenskaper från både molekylerna och från ljuset. Systemet får unika egenskaper som skiljer sig från vad som annars är möjligt för molekyler och för ljus. Sammankopplingen kan dessutom användas till att ändra molekylens kemiska och fotokemiska egenskaper utan att ändra dess struktur.

– Om sammankopplingen blir tillräckligt stark måste man även ta hänsyn till den starka kopplingen när man beskriver systemet som helhet, förklarar Karl Börjesson.

I framtiden vill han öka styrkan på sammankopplingen ytterligare. Det kan ske genom att bygga molekyler från grunden som är optimerade för att ge en så stark sammankoppling som möjligt.

– Vilken praktisk tillämpning detta kan få vet vi inte ännu. Men att man på det här sättet kan skyffla energi jättesnabbt och över långa avstånd skulle till exempel kunna komma till nytta vid utveckling av solceller, säger Karl Börjesson.

Han är väldigt glad över att få Göran Gustafssonpriset i det här skedet av sin karriär och ser det som ett fint erkännande att Vetenskapsakademiens ledamöter, som granskar de nominerade till priset, uppmärksammat just hans forskning.

Kontakt:
Karl Börjesson
karl.borjesson@gu.se
076-622 90 99

KEMI: Han vill utveckla metoder att lagra energin från solen

Kasper Moth-Poulsen, född 1978, är professor vid Chalmers tekniska högskola.

Han får priset för utveckling av molekylära energilagringssystem. Hur vi ska kunna lagra energin från solen är ett av framtidens stora energiproblem. Kasper Moth-Poulsen tror att han har hittat en del av lösningen. Hans grupp med forskare vid Chalmers har bland annat tagit fram en specialdesignad molekyl som kan fånga upp energin från solens strålar och avge den som värme långt senare. Det som händer är att molekylen, när den träffas av solljuset, byter skepnad till en energirik isomer som kan lagras. Genom att använda molekylen i en fönsterfilm kan det bli möjligt att värma upp bostäder och få en behaglig inomhusmiljö dygnet runt. Med hjälp av det system för lagring av solenergi, Most, som forskargruppen utvecklat går det att spara energin i upp till 18 år. Men helt nyligen har de även startat ett nytt projekt för att ta fram ett material som kan både lagra solenergin och absorbera energin från omgivningen, samt avge den som värme. Istället för vätskor kommer de nu att använda sig av fasta ämnen. Materialet ska kunna göra flera saker på samma gång, och förhoppningen är att de två olika systemen ska kunna kombineras i framtiden.

– Att få Göran Gustafssonpriset betyder jättemycket för mig. Det visar att man har gjort något bra, och det är fint att bli uppmärksammad för det, säger Kasper Moth-Poulsen.

 Kontakt:  076-1996855, mkasper@chalmers.se

KEMI: Hårt arbetande proteiner spelar roll för celldöd och sjukdom

David Drew, född 1976, är docent i biokemi vid Stockholms universitet.

Han får priset för studier av struktur och funktion hos membranproteiner som transporterar lågmolekylära ämnen över cellmembran.

David Drew studerar hur transporten av små molekyler i form av glukos och fruktos sker in i och ut ur den mänskliga cellen. Cellen kan liknas vid en liten miniatyrfabrik. Där arbetar bland annat transportörproteiner hårt för att upprätthålla en slags jämvikt, den så kallade ”homeostasen”. När jämvikten sätts ur spel kan konsekvensen bli celldöd och sjukdom. David Drews forskning syftar till att ta reda på vad som händer på atomnivå och hur växlarna som reglerar dessa transportmaskiner för små molekyler fungerar.

– Vi försöker förstå hur vår kropp tar upp näringsämnen och hur transporten av små molekyler sker. Det här är grundforskning utifrån en grundläggande utgångspunkt. Men med större kunskap om hur processen går till kan det i framtiden även bli möjligt att utveckla nya läkemedel.

– Att få Göran Gustafssonpriset känns som en stor ära för mig och det är väldigt roligt att mitt arbete uppmärksammas på det här sättet.

 

Kontakt:  072-146 27 44, ddrew@dbb.su.se

KEMI: DNA-origami är som ett självbyggande lego

Björn Högberg, född 1975, är professor i molekylära systems biofysik vid Karolinska Institutet.

Han får priset för utveckling av nya metoder och tillämpningar inom DNA-origami.

DNA-origami handlar om att designa små strukturer liknande de som finns inne i kroppen för att sedan kunna studera dem. Först byggs en modell i datorn som sedan tillverkas i verkligheten av långa DNA-molekyler som tvingas vecka sig i bestämda former. Man kan likna det vid hur ett papper viks inom den japanska konstarten origami.

– Vi använder DNA som ett byggmaterial. Det är möjligt att tillverka vilka former och mönster som helst och det kan liknas vid ett självbyggande lego. Man skulle också kunna jämföra det med 3D-printing av nanostrukturer i biologiskt material.

Att det går att bygga på det här sättet beror på att DNA är väldigt förutsägbart. Forskarna vet exakt vilka delar som kommer att fästa på varandra och då åstadkomma veck.

De minimala DNA-strukturer i nanostorlek (1 nanometer motsvarar 1 miljarddels meter) som tillverkas används bland annat inom biologisk forskning. Med hjälp av DNA-origami har Björn Högberg till exempel studerat antikroppar och antigener. När antigener (kroppsfrämmande ämnen) kommer in i kroppen kan antikroppar i immunförsvaret reagera genom att binda sig till dessa. Forskargruppen på Karolinska Institutet har lyckats ta reda på exakt vilket avstånd som är det bästa för att bindningen mellan antigener och antikroppar ska bli så stark som möjligt.

– Det handlar om 16 nanometer! Och det är helt ny kunskap som potentiellt kan vara användbar inom vaccindesign, berättar Björn Högberg.

Kontakt:

 Epost bjorn.hogberg@ki.se

 Tel  08-524 870 36

Webbplats 

https://ki.se/en/mbb/bjorn-hogberg-Group

KEMI: Framtidens förnyelsebara resurser

Belén Martín-Matute, född 1975, är professor i organisk kemi vid Stockholms universitet.

Hon får priset för utveckling av nya metoder för metallorganisk katalys.

Belén Martín-Matute utvecklar nya katalytiska processer för att skapa kol-kol och kol- heteroatombindningar. Det handlar bland annat om att omvandla vatten och koldioxid till kemiska produkter utan att behöva hantera farliga mellanled. Heteroatomer, som syre, kväve och halogener (fluor, klor, brom och jod) är vanligt förekommande i läkemedel och jordbrukskemikalier. De bindningarna är därför extra intressanta att skapa. I sin forskning använder Belén Martín-Matute en mängd olika metallkatalysatorer, och även metallfria sådana (så kallade organokatalysatorer). Genom att finjustera de elektroniska och steriska egenskaperna hos katalysatorer kan aktiviteten och selektiviteten kontrolleras. Den huvudsakliga delen av Belén Martín-Matutes forskning är att prioritera hållbarhet
i metoderna som utvecklas av hennes forskargrupp. Hon använder miljövänliga lösningsmedel och mångsidiga, stabila och strukturellt enkla men fortfarande effektiva katalysatorer. Hennes metoder ger högt utbyte vid måttliga temperaturer. Hennes forskning fokuserar även på förädling av biomassa och koldioxid för att undvika bildandet av avfall och för att kunna hitta nya förnybara resurser för kemiindustrin.

Se hennes forskningspresentation i samband med prisutdelningen vid KVA.

Kontakt:

 Epost belen.martin.matute@su.se

 Tel 08-16 24 38, 076 247 86 87

Webbplats 

www.organ.su.se/bm

 

KEMI: Joniska vätskor som flytande magneter och gröna lösningsmedel

Anja-Verena Mudring, professor i fysikalisk materialkemi vid Stockholms universitet, född 1971, arbetar i sin forskning med joniska vätskor som smarta lösningsmedel och reaktanter för nya material med ökad energieffektivitet och energilagring.

Hon får priset för för syntes, studier och applikationer av joniska vätskor.

Fördelarna med joniska vätskor är många, vilket gör dem extra lämpliga att använda inom kemisk industri som ersättning för klassiska flyktiga, brandfarliga och ofta giftiga organiska lösningsmedel. De joniska vätskorna är flytande vid rumstemperatur, är helt brandsäkra och luktfria. Förutom att vara ett rent och miljövänligt lösningsmedel erbjuder joniska vätskor många fler möjligheter, särskilt inom materialkemin. Eftersom en jonisk vätska alltid utgörs av två delar, en positivt laddad katjon och en negativt laddad anjon, finns det möjlighet att genom variation av dessa styra vätskans egenskaper, såsom smältpunkt och viskositet. Detta utnyttjas, till exempel, vid deras användning som smörjmedel. Anja-Verena Mudring har lyckats utveckla användnings-området ytterligare genom att införliva en metallkatjon som en del av den joniska vätskan. Detta gör den joniska lösningen magnetisk. En egenskap som möjliggör magnetisk separation vid kemiska processer. Jonvätskorna kan också vara självlysande och användas som (utskrivbara) spårämnen och markörer eller i nya energieffektiva belysningsanordningar, så kallade ljusavgivande elektrokemiska celler (LECS). Det saknas fortfarande praktiska och ekonomiska sätt att generera väte till framtidens miljöbilar. Ett sätt att tillverka vätgas skulle kunna vara sönderdelning av vatten med solljus och lämpliga fotokatalysatorer, som skapas med hjälp av joniska vätskor.

Se hennes forskningspresentation i samband med prisutdelningen vid KVA.

Kontakt:
Epost anja-verena.mudring@mmk.su.se

Tel 072-836 53 21 

Webbplats 

http://www.su.se/profiles/amudr-1.284806