Hans nanotrådar skapar ny industri

Lars Samuelson plockar ut sju böcker ur sin bokhylla. Samtliga handlar om hur årets Nobelpristagare i fysik lyckades uppfinna ljusstarka blå lysdioder av galliumnitrid. Den bedriften gjorde det möjligt att skapa energisnålt vitt led-ljus. Och öppnade dörren till en belysningsrevolution.

Lars Samuelsson är väl insatt i pristagarnas arbeten, han var gästprofessor i Japan på 1990-talet. Sedan dess har han byggt upp en svensk spetskompetens inom nanotrådar, en teknik som i dag sysselsätter 240 forskare vid Lunds universitet och som hittills knoppat av fem bolag.

I Lundaforskarnas labb växer nu hela mattor av nanometersmala trådar fram på substrat av kisel eller safir. Tillverkningen går på bara några minuter. Uppbyggda av galliumnitrid utgör trådarna basen i lysdioder där olika lager växer fram radiellt. Färdiga liknar de bönderna i ett schackspel.

– Från början handlade det mest om att vi ville få fram världens fräckaste material för kvantoptik och kvanttransportfysik. Sedan utvecklades teknologin till att bli perfekt för att tillverka lysdioder, solceller, elektroder för hjärnan plus väldigt mycket annat, säger Lars Samuelson, professor i halvledarfysik vid Lunds universitet och grundare av nanometerkonsortiet NMC.

Var och en av de pyttesmå pjäserna är en komplett lysdiod. För att ge tillräckligt med ljus för belysning måste de vara många, runt 50 000 till 100 000. Slutresultatet blir en led med hög verkningsgrad, tillverkad på ett smartare och billigare sätt än i dag.

Tekniken att odla fram lysdioder knoppades av år 2008 och blev företaget Glo, som i dag har merparten av sin verksamhet i Sunnyvale, USA. Där arbetar 65 personer med att framställa lysdioder som ger blått och grönt ljus. Och att skapa ett energisnålt skärmsystem baserat på tekniken. Personalen i den svenska verksamheten har, i samarbete med forskare vid NMC, siktet inställt på lysdioder av galliumnitrid som skickar ut gult och rött ljus. Tillsammans kan de användas för att skapa lampor med perfekt ”blandat” ljus. Men än finns inga nanotrådslampor på marknaden.

I en annan del av labbet växer nanotrådar fram på guldpartiklar som svävar fram i en het ugn. Här tar det bara en sekund innan en 1 mikrometer lång tråd, med en diameter på 60 till 100 nanometer, skapas. Det gör metoden 100 gånger snabbare än traditionell teknik. Och mycket billigare.

– Kostnaderna är en extremt viktig faktor bland annat vid tillverkning av solceller, säger Lars Samuelson.

Metoden, som kallas aerotaxi, kommer väl till pass för att tillverka materialsnåla solceller med hög verkningsgrad. Glest utspridda bakas trådarna in i en polymerfilm som placeras på solcellens yta. Där fungerar de som antenner som fångar in solljuset.

– Även om de bara täcker runt 10 procent av ytan suger de åt sig 95 procent av solljuset.

Runt tekniken har företaget Sol Voltaics bildats. Liksom Glo har det under flera år kvalat in på Ny Tekniks och Affärsvärldens 33-lista över lovande svenska unga teknikbolag. Här i Lund har pilotproduktionen precis kommit i gång. Senast om två år ska prototyper för solpaneler vara klara.

Att nanotrådar är ett viktigt område visar ett antal EU-projekt liksom storleken på forskningsbidragen. Under de senaste 15 åren har Lundaforskarna tagit emot närmare en miljard kronor i forskningsfinansiering. Lika mycket har Glo och Sol Voltaics dragit in i investeringspengar.

– Vi utför grundforskning som ger industriella tillämpningar som i sin tur stöder grundforskning. Det är en väldigt harmonisk utveckling som sker i symbios.

Vad kan bli nästa bolag?

– Det tror jag blir lysdioder av nanotrådar som alstrar UVC (250– 280 nm) och som kan användas för att rena vatten. Vi kan redan producera sådana material.

Lysdioder av det slaget kommer väl till pass för att göra vatten drickbart i tredje världen eller för att rena vattnet i fartygens ballasttankar. Det osynliga ljuset dödar allt från bakterier till amöbor genom att slå sönder deras arvsmassa, utan att generera farliga biprodukter.

I dag dominerar rening med kvicksilverlampor som inte är bra ur miljösynpunkt. Även dyra lysdioder där verkningsgraden ligger runt 5 procent finns på marknaden.

– Vi räknar med bättre verkningsgrader, mycket högre livslängd och lägre pris, säger Lars Samuelson.

Har du någon dröm eller vision när det gäller nanotrådar?

– Ja, att de ska användas för att skapa system som ger länder i tredje världen möjlighet till billiga och effektiva solceller som kan driva allt från belysning och vattenrening till kommunikationer.

– Dessutom ser jag en unik möjlighet att tillverka en ny typ av displayer där alla färger skapas direkt av nanotrådslysdioder. I dagens displayer med flytande kristaller filtreras färgerna fram ur vitt ljus. Det gör att bara 3 procent av ljuset går igenom. Och att enorma mängder energi går förlorad.

Följ Ny Teknik på Facebook!