Fremmede arter representerer en av de største truslene mot naturmangfoldet. Fremmede arter opptrer i stadig større antall i stadig nye områder, kan ha store samfunnsøkonomiske konsekvenser, og kraftige tiltak gjøres ofte for fjerning eller for å forhindre videre spredning. Samtidig representere slike invasjoner ofte en unik mulighet for vitenskapelige biologiske studier. Eksempler på spørsmål som kan besvares i slike undersøkelser er hvordan interaksjoner mellom arter kan være en faktor som regulerer vekst og størrelse på populasjoner, eller hvordan slike interaksjoner påvirker den genetiske sammensetningen i populasjoner ved å endre den naturlige seleksjonen. Hva skjer egentlig med arter som blir eksponert for en ny konkurrent eller predator? Ved Senter for Biodiversitetsdynamikk på NTNU studerer vi slike effekter av fremmede arter, med et særlig fokus på zooplankton i ferskvannsøkosystemer.

Klimaet i verden er i ferd med å endre seg, men de aller fleste dyr er tilpasset det miljøet de har utviklet seg i, gjennom evolusjon over veldig lang tid. Det er vanskelig å vite hva som kommer til å skje med dyrene i det nye klimaet, men forskning tyder på at det er veldig avhengig av nøyaktig hvordan de har tilpasset seg det miljøet de har opplevd tidligere.

På Senter for Biodiversitetsdynamikk på NTNU utvikler vi modeller som hjelper oss med å forstå hvordan ulike dyr kan bruke forskjellige strategier for å overleve og reprodusere i et miljø som endrer seg hele tiden, for eksempel fra dag til natt og fra sommer til vinter. Vi forsker også på hva som skjer når dyrene prøver å bruke de samme strategiene i det nye klimaet.
 

Vi nordmenn elsker den norske sommeren med lyse, korte sommernetter og til og med midnattssol lengst nord. Men hva gjør du dersom du er avhengig av mørket for å finne mat, men samtidig ikke tåler vinterkulden i Norge og derfor kun har den lyseste delen av året til å finne nok mat på? Dette er dilemmaet til Norges flaggermus.

Flaggermus er det eneste flygende pattedyret som finnes i verden, og å fly krever enormt mye energi. På vinteren går Norges flaggermus i dvale, men på sommeren er de avhengige av å finne nok mat til å reprodusere og fylle opp fett-lageret til neste vinter. Heldigvis har de et triks: for å spare energi på dagtid og på netter med dårlig vær kan de bruke torpor - kortidsdvale. Jeg og teamet mitt undersøker energiforbruk hos norske flaggermus, under hvilke værforhold de jakter eller velger å spare energi på, hva lyse og korte netter har å si for energi-budsjettet deres, og vi undersøker hva som påvirker den ekstremt hurtige unge-utviklingen hos nyfødte flaggermus der babyene når voksen størrelse i løpet av kun to uker!

NB! Dette temaet er kun tilgjengelig i april/mai.

I bioteknologi bruker vi levende maskiner til å produsere de produktene vi ønsker. Mange forbinder bioteknologi med GMO og produksjon av medisiner, men denne teknologien er også viktig i matindustrien. På NTNU er det mange som forsker på hvordan man kan bruke bioteknologi til å få en mer bærekraftig utnyttelse av matressurser.

Norske fiskere har i mange hundre år fanget torsk og sei slik at vi kan spise filet, fiskekaker og fiskeboller. Det mange ikke vet, er at fileten kan utgjøre så lite som 1/3 av fisken. Hoder, ryggbein og slo blir enten kastet eller brukt til dyrefôr. Ved bruk av bioteknologi kan vi lage proteinpulver av disse restene, og maskineriet er enzymer fra ananas og papaya.

Ei viktig oppgåve for økologar er å finna ut kva for nokre artar som er utryddingstruga og kva me kan gjera for å redda dei. For å lukkast med dette må me forstå kva som kan føra til svingingar og nedgang i populasjonsstorleik. Denne kunnskapen vert nytta til å utvikla modellar som kan føreseia veksten og utviklinga til populasjonar over tid.

På Senter for Biodiversitetsdynamikk på NTNU forskar me på faktorar som påverkar sannsynet for at populasjonar døyr ut, og arbeidar med å utvikla betre modellar for å rekna ut kor lenge ulike populasjonar er venta å overleva. Blant anna forskar me på korleis tilfeldigheitar kan påverka sårbarheita til ein populasjon og kor mykje det har å seia for populasjonsveksten at individ innanfor populasjonen er ulike.

Det finnes per i dag over 350 000 kjemikalier som er registrert for produksjon og bruk. Mange av disse finnes i produkter som vi omgir oss med jevnlig. Perfluorerte alkylstoffer, eller bare PFAS, er en gruppe kjemikalier som består av over 3000 ulike varianter, og som vi omgir oss med daglig. Disse blir i media ofte kalt for fluorerte stoffer. Dette er en gruppe stoffer som finnes i en rekke ulike forbruksvarer, blant annet i noen typer skivoks.

I miljøtoksikologisk gruppe på NTNU forsker vi på hvordan PFAS fra skiprodukter spres i naturen ved Granåsen skianlegg i Trondheim, og hvilke effekter det kan ha på helsen til mus som lever nær skiløypene. Vi har blant annet sett på hvordan disse kjemikaliene kan påvirke hjernekjemien og hormonsystemet til klatremus fra Granåsen skianlegg. Ved hjelp av ulike molekylærbiologiske metoder og metoder innenfor analytisk kjemi kan vi måle nivåer av nevrotransmittere i hjernen, endring i genuttrykk, og hormonnivåer i kroppen.

NB! Dette temaet er kun tilgjengelig etter påske.

Dagens solceller har en effektivitet, dvs. hvor stor andel av solenergien som omdannes til elektrisk energi, på opp mot 30%.  Om man ønsker å lage bedre solceller enn dette, så må solcellene bygges opp på andre måter og det må utvikles helt nye type materialer. 

På NTNU prøver vi å lage en ny type materialer som kan gjøre at effektiviteten øker fra 30% til 45%.  Slike materialer er det bare forsket på i noen få år, og det er dermed mye man ikke vet, hverken om hvordan materialene skal være sammensatt eller hvordan de kan lages.  Det man vet er hvordan man ønsker at materialene skal oppføre seg når de absorberer sollys.  

Kvantemekanikk er både fascinerende og overraskende. Det er vår beste beskrivelse av hvordan verden er skrudd sammen og det blir stadig mer relevant for samfunnet vi lever i. Et eksempel er i datamaskiner, hvor kvantemekanikk nå tvinger oss til å revurdere hvordan vi skal gå videre.
 
En mulighet er å bruke elektronenes spinn istedenfor ladning til å sende informasjon. Slik kvante- og spinnbasert elektronikk kan potensielt være mye mer energieffektivt enn det som finnes idag, og det er noe av det vi jobber med å utforske på Center for Quantum Spintronics (QuSpin).

Hele 85% av massen i universet består av såkalt mørk materie. Vi vet ikke hva det er, men vi er rimelig sikre på at det eksisterer. Bevisene er mange: spiralgalakser roterer merkelig, galaksehoper har for høy bevegelsesenergi, og ikke minst, vi trenger det for å beskrive små tetthetsforskjeller i den kosmiske bakgrunnsstøyen. Likevel beskriver alle disse bare hvordan den mørke materien virker på vanlig materie gjennom gravitasjonskraften. Derfor brukes det i dag store ressurser på å prøve å lære mer om hvordan mørk materie vekselvirker med seg selv og vanlige partikler fra standardmodellen gjennom andre fundamentale krefter. Hvis vi oppnår dette, vil vi lære enormt mye om universets opprinnelse og hvorfor det ser ut som det gjør i dag. Noen mulige kandidater er massive partikler uten ladning, mikroskopiske svarte hull og sterile nøytrino.

Vi mennesker har alltid vært nysgjerrige på hvordan verden fungerer. Vi har gått fra å lure på hvorfor et eple faller mot bakken, til å fundere på hvordan vi kan sende mennesker til månen, eller hvordan vi kan lage vaksiner som beskytter oss mot sykdommer. De spørsmålene har vi ofte fått svar på ved å bruke naturens lover og regler.

Dessverre fungerer ikke alltid disse lovene for ting som er bittesmå. Verden er likevel full av små ting som vi ønsker å vite mer om! Vi bruker derfor molekylære simuleringer til å regne ut hvordan atomene inni de oppfører seg. Hvis vi kan forstå hvordan atomene får de små tingene til å oppføre seg rart, så kan vi utvide vår forståelse av verden til å også inkludere de aller minste tingene.

Levende organismer kan være fantastiske nanoteknologer og kjemikere. I naturen har evolusjon ført til et utall nanostrukturer med mange ulike mål og meninger. Det er nanostrukturer som gjør at lotusblomsten, kål og en rekke insekter er vannavstøtende. Det er nanostrukturer som ligger bak skimrende klare farger i insektsskall og sommerfuglvinger. Nanostrukturer gir krabbeskall dets styrke, og trær deres evne til å gro seg høye – og hjelper til og med haien å svømme raskt! Vi kan lære mye av naturen som nanoteknolog, og selv materialer som vi mennesker har brukt siden lenge før vi utviklet språk eller begynte å bosette oss i byer kan finne nye bruksområder og egenskaper enn vi har kjent og benyttet før.

Nanocellulose, som jeg forsker på, er et slikt eksempel blant mange. Her er et materiale vi kan produsere fra trær, gulrotskrell eller kaffegrut. Vi bruker det i dag for å gjøre papir sterkere, mer resirkulerbart, vi bruker det i blekk for å la det flyte bedre, og vi bruker det i medisiner, kosmetikk og mat for å gi det riktige egenskaper – uten å tilsette kalorier, eller bruke oljebaserte materialer. Her vil vi se litt under overflaten på hva naturen kan gjøre med nanoteknologi, og hvorfor det er spennende! Som eksempel ser vi på noe så enkelt som nanomaterialer fra planter, kreps og sopp.

CO₂ løser seg opp i væsker, og væsker egner seg derfor godt til å fange gassen. Tenk på kullsyre i kald og god brus. Kullsyren er jo egentlig bare CO₂ oppløst i drikken! En gruppe væsker som er eksepsjonelt gode til å fange CO₂ kalles aminer. Denne metoden kan brukes, og brukes allerede, til å fange CO₂ fra store utslippskilder, som for eksempel sement- og stålproduksjon og søppelforbrenning, eller energiproduksjon.
Forskere her på NTNU ser på hvordan disse aminløsningene kan bli enda mer stabile og effektive over tid enn de er nå, slik at prosessen kan bli enda bedre, billigere og tas i bruk over alt der den trengs.

Visste du at vi bruker over 100 millioner tonn ren oksygengass hvert år? Oksygen brukes til alt fra produksjon av stål, i kjemisk industri, til sveising, og på sykehus. Oksygen er heldigvis ikke en sjelden ressurs, men det å hente det ut fra lufta rundt oss er overraskende vanskelig med dagens metode, og krever store mengder energi! Det vil vi gjøre noe med, ved å utvikle en spesiell keramiske membran.

Membraner har den fantastiske egenskapen at de kan la spesifikke ting slippe igjennom, som molekyl, ioner eller partikler, mens alt annet blir stoppa. De fungerer som en slags dørvakt som kun slipper igjennom VIP-gjestene på gjestelista si! På gjestelista til vår keramiske membran står det kun en ting: Oksygen. Ved å bruke en slik membran kan vi hente ut rent oksygen rett fra lufta på en mye mer energibesparende og miljøvennlig måte. Vår jobb er å utvikle det perfekte dørvakt-materialet, og lage en membran ut av det!

Mitt forskningsområde er organisk kjemi, der målet er å syntetisere spesielle (kjente) legemidler og andre viktige molekyler ved hjelp av nye miljøvennlige og bærekraftige metoder. Enzymer fra f. eks sopp eller bakterier brukes som katalysatorer i kjemiske reaksjoner for å fremstille legemidlene i enantiomert ren form (vil forklares). Enzymene kan utføre reaksjoner titusen ganger raskere enn reaksjonene uten katalysator. Det er fordi små molekyler kan fanges inni hulrommet til enzymet og «ordne seg» slik at reaksjonsstedet (de funksjonelle gruppene) på de molekylene som skal reagere kommer nær hverandre og derfor kan reagere raskt og presist. For eksempel en alkohol og en ester kan reagere svært effektivt her, og det er en av reaksjonene vi utfører på vårt laboratorium. Enzymene er biologiske molekyler som kan reagere i romtemperatur og i vann, noe som sparer miljøet (og legemiddlebedriften!) for energi og for skadelige løsningsmidler og andre skadelige kjemikalier.

For tiden jobber vi med å utarbeide nye metoder for flere legemidler som brukes for å senke høyt blodtrykk og også for å bekjempe andre kardiologiske lidelser, såkalte betablokkere. For å finne ut om metodene er effektive og faktisk har gitt de ønskede synteseproduktene, benytter vi avanserte analysemetoder som dere også lærer om på skolen: gasskromatografi (GC), væskekromatografi (HPLC) og kjernemagnetisk resonans (NMR) m. flere.

NB! Kun tilgjengelig etter 10. mars

Plantar har i tusenvis av år brukt organiske fargestoff, til dømes klorofyll, til å fange sollys og gjere det om til energi. Dette var inspirasjonen bak utviklinga av «dye-sensitized solar cells», her vert organiske fargestoff kopla saman med ein uorganisk halvleiar for å lage solceller. Solcellene bruker også organiske fargestoff til å fange sollys for å gjere det om til energi, forskjellen er at det vert danna straum og ikkje biomasse slik som i plantane.

På laben brukar me det me har lært om organisk kjemi for å designe nye og betre lysfangarar, samt korleis me kan framstille dei. Målet er å lage organiske fargestoff som absorberer mest mogleg av lyset som kjem frå sola, med andre ord så mørke som mogleg, slik at solcellene utnyttar mest mogleg av energien frå sola.

Vi mennesker har alltid vært nysgjerrige på hvordan verden fungerer. Vi har gått fra å lure på hvorfor et eple faller mot bakken, til å fundere på hvordan vi kan sende mennesker til månen, eller hvordan vi kan lage vaksiner som beskytter oss mot sykdommer. De spørsmålene har vi ofte fått svar på ved å bruke naturens lover og regler.

Dessverre fungerer ikke alltid disse lovene for ting som er bittesmå. Verden er likevel full av små ting som vi ønsker å vite mer om! Vi bruker derfor molekylære simuleringer til å regne ut hvordan atomene inni de oppfører seg. Hvis vi kan forstå hvordan atomene får de små tingene til å oppføre seg rart, så kan vi utvide vår forståelse av verden til å også inkludere de aller minste tingene.

Levende organismer kan være fantastiske nanoteknologer og kjemikere. I naturen har evolusjon ført til et utall nanostrukturer med mange ulike mål og meninger. Det er nanostrukturer som gjør at lotusblomsten, kål og en rekke insekter er vannavstøtende. Det er nanostrukturer som ligger bak skimrende klare farger i insektsskall og sommerfuglvinger. Nanostrukturer gir krabbeskall dets styrke, og trær deres evne til å gro seg høye – og hjelper til og med haien å svømme raskt! Vi kan lære mye av naturen som nanoteknolog, og selv materialer som vi mennesker har brukt siden lenge før vi utviklet språk eller begynte å bosette oss i byer kan finne nye bruksområder og egenskaper enn vi har kjent og benyttet før.

Nanocellulose, som jeg forsker på, er et slikt eksempel blant mange. Her er et materiale vi kan produsere fra trær, gulrotskrell eller kaffegrut. Vi bruker det i dag for å gjøre papir sterkere, mer resirkulerbart, vi bruker det i blekk for å la det flyte bedre, og vi bruker det i medisiner, kosmetikk og mat for å gi det riktige egenskaper – uten å tilsette kalorier, eller bruke oljebaserte materialer. Her vil vi se litt under overflaten på hva naturen kan gjøre med nanoteknologi, og hvorfor det er spennende! Som eksempel ser vi på noe så enkelt som nanomaterialer fra planter, kreps og sopp.

Det finnes per i dag over 350 000 kjemikalier som er registrert for produksjon og bruk. Mange av disse finnes i produkter som vi omgir oss med jevnlig. Perfluorerte alkylstoffer, eller bare PFAS, er en gruppe kjemikalier som består av over 3000 ulike varianter, og som vi omgir oss med daglig. Disse blir i media ofte kalt for fluorerte stoffer. Dette er en gruppe stoffer som finnes i en rekke ulike forbruksvarer, blant annet i noen typer skivoks.

I miljøtoksikologisk gruppe på NTNU forsker vi på hvordan PFAS fra skiprodukter spres i naturen ved Granåsen skianlegg i Trondheim, og hvilke effekter det kan ha på helsen til mus som lever nær skiløypene. Vi har blant annet sett på hvordan disse kjemikaliene kan påvirke hjernekjemien og hormonsystemet til klatremus fra Granåsen skianlegg. Ved hjelp av ulike molekylærbiologiske metoder og metoder innenfor analytisk kjemi kan vi måle nivåer av nevrotransmittere i hjernen, endring i genuttrykk, og hormonnivåer i kroppen.

NB! Dette temaet er kun tilgjengelig etter påske.