En dator, ett ritprogram och en skrivare. Det är allt som krävs för att tillverka avancerade sensorer i en nära framtid om några KTH-forskares arbete får ett genomslag. Deras nya tillverkningssätt för mikro- och nanoteknik är inte bara enklare än dagens krävande metoder, det innebär också minst en tiofaldig kostnadsreducering för den infrastruktur och de verktyg som krävs för tillverkning av sensorerna.

– Vad vi har gjort är att ta fram ett nytt koncept hur kiselsensorerna ska tillverkas. Detta koncept har vi provat manuellt, och det kan i sin tur användas som modell för en ny 3D-skrivare som kan ”skriva ut” sensorerna. Allt baseras på redan existerande teknik, så vi behöver inte utveckla någonting. Det handlar istället om att kombinera befintliga tekniker på ett innovativt sätt, säger Frank Niklaus, universitetslektor på avdelningen för Mikrosystemteknik vid KTH.

Det handlar alltså om hur sensorer av kisel tillverkas på mikro- och nanonivå. Idag skapas de i renrum tillsammans med teknik som kostar miljoner och åter miljoner kronor att uppföra. Imorgon kommer det alltså att handla om betydligt billigare tillverkningsutrustning.

– Sensorerna, som till exempel accelerometrar, går under begreppet Micro Electromechanical Systems (MEMS). De återfinns bland annat i smarta mobiler och bilar. De kan även användas i industrin och medicinsk teknik, säger Frank Niklaus.

Den kraftfulla kostnadsreduceringen öppnar för helt nya möjligheter, till exempel förenklar åtkomsten till tillverkning på nanonivå, tillägger han. Allt enligt ungefär samma princip som att det sjunkande priset på datorer uträttat en hel del för IT-branschen.

– Det kommer till exempel att gå att bygga specialanpassade sensorer för ett fåtal patienter eller andra specialanpassade applikationer för industrin på ett billigare sätt än tidigare. Har många ingenjörer möjlighet att jättelätt specialutveckla olika avancerade sensorer öppnar det för helt nya och kreativa lösningar inom medicinsk teknik, säger Frank Niklaus.

Tidigare har de få som haft tillgång till tillverkningstekniken bara fokuserar på högvolymprojekt, som mobiltelefoner eller sensorer i bilar där det funnits mycket pengar att tjäna. Så blir det alltså inte framtiden. Då blir det fokus även på sensorer i tekniska lösningar där det inte finns lika mycket pengar att hämta där.

– I framtiden blir det inte ekonomisk ohållbart att utveckla en speciell sensor i låga volymer. Det krävs inga jätteinvesteringar för att kunna tillverka ett fåtal enheter, säger Frank Niklaus.
Den nya tillverkningsmetoden går ut på att bygga lager på lager av kisel, i en tredimensionell konstruktion. KTH-forskarna håller för närvarande på att förfina tillverkningsmetoden på en mer omfattande nivå, och de planerar att ta fram en 3D-skrivare som gör det möjligt att skapa avancerade kiselbaserade nanostrukturer. Efter det avser forskarna kommersialisera tekniken tillsammans med aktörer från industrin.

Under 2011 fick Frank Niklaus ett forskningsanslag från det Europeiska forskningsrådet (ERC) för sin forskning om nya tillverkningssätt av mikro- och nanosystemteknik.

De som vill ha ytterligare information med en mer vetenskaplig inriktning kan styra sin webbläsare hit

Genen, som ökar innehållet av protein och mineraler i vetekärnan, kallas NAM-B1 och har tidigare bara påträffats i vilt emmervete (tvåkornsvete) som växer i Irak och Mellanöstern. I mer än 30 år har forskargrupper runt om i världen arbetat med att korsa in denna gen från emmervete till pasta- och brödvete.

De nya resultaten som publiceras i tidskriften Theoretical and Applied Genetics visar att högnäringsvarianten av genen finns tillgänglig på betydligt närmare håll.

Det var genom analyser av bevarade 140-åriga veteprover som forskarna vid LiU och Nordiska museet först började ana att genen kunde finnas i gamla sorter av brödvete. För att undersöka om så var fallet gjordes i samarbete med franska veteexperter en analys av mer än 500 sorter.

I en första omgång screenades 367 brödvetesorter från hela världen. Bara en handfull, drygt 1 procent, innehöll den sökta genen, och flera av dem kunde spåras till Norden. Därför screenades ytterligare 138 sorter, alla med nordiskt ursprung. Bland dessa fanns genen hos en tredjedel, nästan alla vårveten från Sverige, Danmark, Finland eller Norge.

– En möjlig förklaring till att genen funnits i de nordiska sorterna kan vara att den också bidrar till snabbare mognad, vilket kan vara av stor betydelse i ett kallare klimat, säger Jenny Hagenblad, universitetslektor i genetik vid Linköpings universitet.

Forskarna hoppas nu att de identifierade sorterna kan användas i växtförädling för att få fram nya vetesorter med förbättrat näringsinnehåll.

– Våra fynd är ett påtagligt exempel på hur studier av äldre kulturväxter kan få direkt tillämpning i modern växtförädling , säger Matti Leino, forskare i genetik och växtförädling vid Nordiska museet.

Artikel: Strong presence of the high grain protein content allele of NAM-B1 in Fennoscandian wheat [Ref 1] av Jenny Hagenblad, Linnéa Asplund, Francois Balfourier, Catherine Ravel och Matti W. Leino. Theoretical and Applied Genetics online first 1 augusti 2012.

Kontakt:
Jenny Hagenblad 013-286686, jenny.hagenblad@liu.se
Matti Leino 08-51954575, matti.leino@nordiskamuseet.se

Ett stort antal forskare från länderna kring Östersjön har samarbetat i ett tvärvetenskapligt projekt för att studera effekter av globala klimatförändringar på miljön i Östersjön. De har kombinerat dagens bästa klimatmodeller med modeller för en mängd andra faktorer som påverkar miljön i Östersjön.

–Det finns många studier som visar miljöeffekter av enskilda faktorer, eller modeller som visar globala förändringar i klimatet, men det här är första gången någon tittat i detalj på hur faktorerna samverkar i en specifik region. Det gör projektet unikt, säger Jonathan Havenhand,  professor vid Institutionen för biologi och miljövetenskap, Göteborgs universitet.

Forskarna har studerat hur väl modellerna fungerar genom att lägga in data från 1850 till 2006 och sedan jämfört modellernas förutsägelser med hur det faktiskt har sett ut under perioden. Modellerna visade sig stämma väl och de användes därför för att förutsäga hur det kommer att se ut i Östersjön fram till 2098. Modellerna visar att salthalten i Östersjön kommer att sjunka och att temperaturen kommer att stiga som följd av ökad lufttemperatur och nederbörd.

Den ökade temperaturen leder till att syrehalten i vattnet minskar och effekterna av övergödningen blir mer påtagliga. Förändringen i salthalt kan göra att arter som befinner sig på gränsen till sitt utbredningsområde försvinner och att artrikedomen minskar.

– Ett sådant exempel är blåmusslan som inte klarar av lägre salthalt än den som är i norra Östersjön i dag. Den livnär sig på alger och renar stora mängder vatten. Därför är det en viktig art. Också torskbeståndet kan förväntas minska även om vi begränsar fisket, eftersom syrehalt, temperatur och salthalt förändras så mycket att reproduktionen försvåras, säger Jonathan Havenhand.

Med sin studie visar forskarna att man trots allt kan motverka effekterna av de globala klimatförändringarna på miljön i Östersjön, som till exempel att minska avrinningen av näringsämnen från land. En sak som är speciell med studien är att den kvantifierar effekterna av sådana åtgärder.

– Vi gör ingen bedömning av vad som ska göras, utan tillhandahåller ett verktyg för beslutsfattare att bedöma vad som behöver utföras för att uppnå en viss önskad effekt, säger Jonathan Havenhand.

Men makthavarna vill vänta, visar den enkätundersökning som gjorts bland beslutsfattare i länderna kring Östersjön. Resultaten visade att de visserligen ser klimatförändringar som ett problem, men att dessa upplevs relativt avlägsna i tiden.
Av detta drar forskarna slutsatsen att det behövs mer information om hur viktigt och bråttom det är med åtgärder som kan motverka klimatförändringarnas effekter. Resultaten av studien kommer att bidra till Helsingfors kommissionens (HELCOM) kommande åtgärdsplan för Östersjön.

Projektet var ett treårigt BONUS-projekt inom EUs satsning för Östersjöregionen. Resultaten är nyligen publicerade i Environmental Research Letters (Meier et al. Environ Res Lett. 7 (2012).

– Den hittills ovanligt kalla sommaren har bevarat snön på sydtoppen som nu är cirka 2 meter högre än vad den var 2011. Men det ser fortfarande ut som att de senaste årtiondenas trend att sydtoppen blir lägre över tid håller i sig och vi kommer att göra ytterligare en mätning i september, säger Gunhild Rosqvist, professor vid Stockholms universitet och föreståndare för Tarfala forskningsstation.

Kebnekaises sydtopp utgörs av en glaciär vilket innebär att höjden ändras genom glaciärens tillväxt och avsmältning. Den första höjdmätningen av sydtoppen utfördes av P.G. Rosén redan 1902. Toppen mättes då till 2 121 meter över havet. De senaste årtiondena har den visat en generellt nedåtgående trend. Sommaren 2007 mätte den 2103 meter över havet mätningarna 2010 visade på ytterligare en liten sänkning till 2 102 meter. Den absoluta botten-noteringen under 1900-talet uppmättes 2011 då en varm och lång sommar sänkte höjden till endast 2 099,7 meter över havet.