Tang og tare ligger an til å kunne bli en ny, stor og bærekraftig industri i Norge. Forskning har utviklet metoder som gjør det mulig å dyrke tang og tare på tau i sjøen, særlig de to artene sukkertare (Saccharina latissima) og butare (Alaria esculenta). I 2020 ble det dyrket 200 tonn tare i Norge, mens det er estimert at i 2030 har vi teknologi som gjør det mulig å dyrke 4 millioner tonn tare. Det er veldig mye, og det er viktig at markedet er forberedt på å ta imot en så stor biomasse. Det hjelper ikke at taredyrkere produserer masse tare hvis de ikke har noen å selge den til. Vi er nødt til å skape et tang- og taremarked hvis vi skal kunne oppskalere taredyrkingsindustrien.

På Sintef Industri arbeider vi med å undersøke ulike kjemiske forbindelser i taren, og deres mulige anvendelsesområder. Taren inneholder flere interessante bioploymerer, som alginat, fucoidan, laminarin og cellulose. Det er mulig at disse kjemiske forbindelsene har bioaktive egenskaper, som for eksempel å virke antiviralt, betennelsesdempende og antibakterielt, egenskaper som kan være interessante å utnytte i både mat, fôr og medisin.

Populasjonar av ville dyr svingar i storleik frå år til år. Økologar la tidleg merke til at populasjonar ofte svingar i takt med einannan, sjølv når det er stor avstand mellom dei. Dette kan forklarast ved at miljøet som påverkar desse artane også svingar i takt over store område. Men viss det er så enkelt, burde vel alle artar svinga i takt? Alle artar som lever i det same området opplever jo i stor grad det same miljøet. Likevel viser det seg å vera store forskjellar mellom artar i kor synkroniserte populasjonssvingingane deira er over ulike avstandar. Dette kan påverka utdøyingssannsynet til artane.

På Gjærevollsenteret for framtidsanalyse av naturmangfald brukar me ein kombinasjon av modellering og dataanalyse for å forstå prosessane som driv endringar i naturmangfald. For å gjera dette må me blant anna forstå dei romlege prosessane som driv populasjonssvingingar, sånn som kvifor nokre artar svingar i takt over store område medan andre ikkje gjer det.

I Norge er vannkraft veldig viktig for kraftforsyningen og en stor andel av våre elver er bygget ut med kraftverk og vannmagasiner. Men elver og innsjøer huser også mye biodiversitet og det er viktig å forstå hvordan utbygging og bruk av vannkraft kan påvirke livet i ferskvann. Vannkraftutbygging fører til mange endringer i det fysiske miljøet, for eksempel hvor og når vannet renner gjennom elven, hvor mye vann som renner i elva og vannstanden i magasinene. Disse endringene kan påvirke mange arter på ulikt vis og både artssammensetningen i økosystemet og livssyklusen til hver enkelt art kan påvirkes.

Store og økonomisk viktige dyr som fisk har vært forsket en del på, men det er viktig å forstå hele økosystemet. I prosjektet SusHydro på NTNU forsker vi derfor på vannlevende insekter for å finne ut hvordan disse påvirkes av å leve i vannkraftmagasiner sammenliknet med insekter som lever i naturlige innsjøer. 

Genomet er oppskriften til alt liv, består av DNA og befinner seg i cellekjernen. I løpet av livssyklusen til en celle skal genomet utføre en rekke forskjellige oppgaver. Når cellene deler seg skal det genomiske DNAet dupliseres, pakkes nøye sammen og fordeles likt til hver dattercelle. Mellom celledelinger skal de riktige strekkene av DNA oversettes til RNA og proteiner som hører til celletypen. Feil i disse prosessene kan føre til sykdommer som kreft og infertilitet, men det er fortsatt mye vi ikke forstår om hvordan dette skjer.

Forskere har beskrevet utformingen av celler og cellekjerner i lysmikroskop i over 200 år, men det genomiske DNAet er pakket så tett sammen at det først er helt nylig at vi har utviklet gode nok mikroskopimetoder at vi endelig kan nærme oss et svar på det grunnleggende biologiske spørsmålet: Hvordan organiserer cellene genomet sitt?

Kvantemekanikk handler om å forstå vår verden på den minste skala. Det viser seg at på små lengdeskalaer, så kan vi ikke lenger benytte oss av de fysiske lovene som gjelder for vår hverdag. Man er nødt til å utvikle nye lover som baserer seg mer på sannsynligheter. Dersom jeg kaster en ball, så kan jeg beregne den nøyaktige banen ballen vil følge hvis jeg vet initialbetingelsene. Men for et elektron, så kan jeg ikke vite mer enn sannsynlighet for at den befinner seg her eller der. Disse nye spillereglene fører til helt nye effekter, som at partikler kan anses å være bølger, tunnelering, superledning og mye mer.

Jeg forsker mest på samspillet mellom superledning og magnetisme, men ser for meg å holde mest fokus på grunnleggende kvantemekanikk for å vise elevene hvor annerledes kvanteverdenen er fra vår klassiske forståelse.

For hvert hjerteslag pumpes det friskt blod til hjernen. Dette skaper ørsmå bevegelser også i selve hjernen. Vi vet for lite om denne pulseringen og hvilken rolle den spiller. En teori er at slik pulsering er viktig for å fjerne avfallstoffer fra hjernen, eller hjernevask om du vil.

Ved NTNU har vi nettopp utviklet en helt ny måte å måle hjernens pulsering ved hjelp av MR, som vi kaller Brain Pulsation Imaging (BPI). Vi jobber nå med å forstå hva vi kan bruke metoden til og hvilke sykdommer og tilstander i hjernen den kan brukes til å undersøke.

Vi jobber også med andre MR-metoder for å studere hjernen. I Trondheim har vi Norges kraftigste MR-maskin for bruk på mennesker. Denne har en magnetfelt-styrke på 7 Tesla og kan gi bilder som er skarpere og bedre enn vanlig MR.

Mange av de viktigste oppfinnelsene som har skapt vårt moderne, digitale samfunn er basert på forskning om hvordan faste stoffer fungerer. Det har gitt oss for eksempel halvledere, transistorer og prosessorer, solceller, laser, harddisker og mye mer. For å videreutvikle disse materialene, og for å finne nye materialer og effekter som kan brukes i framtidens teknologi, trenger vi svært presis materialsyntese. Det er noe vi jobber med i QuSpin – MBE laboratoriet.

Vi arbeider med et system som kalles «Molecular Beam Epitaxy». Grunnprinsippet er å skyte stråler av atomer eller molekyler på en krystall og gro spesialkrystaller et atomlag om gangen. På den måten kan man lage svært tynne og svært gode krystaller med nøyaktig kontroll på de fysikalske egenskapene. Jeg vil gi en kort oversikt over hvordan man gjør det i praksis, hva slags materialer/prøver man kan lage på den måten og hva som er nødvendig for å klare det.
 

For at kroppen vår skal fungere, må cellene i kroppen tilpasse seg og svare på signaler fra sine omgivelser. I tillegg til kjemiske signaler, kjenner cellene også på fysiske krefter – som strekk, trykk, og kompresjon. Inne i cellene foregår det en rekke komplekse prosesser og det finnes ulike små strukturer (organeller) som utfører spesialiserte funksjoner, på samme måte som organer i kroppen har sine oppgaver. Cellekjernen er en viktig organelle som beskytter DNA-et vårt, men forskningen tyder også på at den spiller en sentral rolle i hvordan cellene tolker og reagerer på sine omgivelser, som også kan påvirke hvilke gener som skrus på og av.

For å studere hvordan fysiske krefter påvirker celler og genuttrykk, lager vi små nåler, litt som en spikermatte, som cellene legger seg over. Disse nålene kan endre cellens form og lage små bulker i cellekjernen. Ved hjelp av avansert mikroskopi kan vi studere hvordan cellekjernens form påvirker DNA-strukturen og hvordan dette påvirker aktivering av gener. Dette gir oss verdifull innsikt i hvordan mekanisk påvirkning kan styre biologiske prosesser – med potensiale for både grunnforskning og medisinsk forskning.

Ultra-high-energy cosmic rays are sub-atomic particles with up to 100 million times the energy of the protons in the Large Hadron Collider. Their origin has puzzled scientists for more than a century. 

In this talk I will explore whether supermassive black holes can accelerate particles to such extreme energies and show how neutrinos, tiny “ghost particles” that rarely interact with anything, might hold the key to solving the mystery. Finally, I’ll show how scientists like me use giant detectors and a bit of detective work to crack this and other related open questions in astrophysics. 

NB! This session is held in English.

Oppladbare batterier er essensielle i elektriske kjøretøy og ligger også an til å bli viktig for å kunne lagre energi fra fluktuerende fornybar energi som vind- og solkraft. Men hvordan fungerer egentlig disse batteriene, og hvor mye energi er det egentlig mulig å lagre i et batteri?

Selv om det finnes mange ulike batterikjemier og batteriteknologier er det foreløpig Li-ionebatterier som dominerer markedet for oppladbare batterier. I denne presentasjonen vil dere derfor få en introduksjon til hvordan denne batterikjemien fungerer og til hvordan produksjonen av Li-ionebatterier har utviklet seg siden oppfinnelsesåret 1991. I tillegg vil dere få en innføring i teoretiske og praktiske begrensninger for hvor mye energi som kan lagres i et Li-ionebatteri. Er det f. eks mulig med en elbil som kan kjøre 2000 km per oppladning? Bli med og finn ut av det!

Metallproduksjon er Norges tredje største eksportindustri målt i antall kroner. Aluminium, mangan, silisium, titan, nikkel, kobber og sink – alle disse metallene produseres faktisk i lille Norge og selges verden over! Men en fellesnevner er at metallindustrien også slipper ut drivhusgasser som CO₂ og NOx. Hele 11 % av Norges landbaserte CO₂-utslipp kommer faktisk fra metallindustrien. Så hvordan kan vi fremdeles produsere de samme verdifulle metallene uten å slippe ut drivhusgasser?

Det forsker jeg på her hos SINTEF i prosjektet FME Zero Emission Metal Production (ZeMe), der jeg ønsker å bidra til at aluminiumsindustrien skal bli utslippsnøytral innen 2050. For å resirkulere aluminium har man ofte for høye konsentrasjoner av uønskede elementer, og vi kan bruke elektrokjemi til å rense metallet, slik at aluminiumet kan brukes på nytt. Gjennom å utnytte den berømte spenningsrekka vi har i elektrokjemien, kan vi fjerne metaller som vanligvis er vanskelig å fjerne fordi de er mer edle enn aluminium, som jern, kobber og sink. Dette er også kjent som elektroraffinering.

På den måten øker vi resirkuleringen av aluminium, samtidig som vi minimerer behovet for å produsere nytt metall fra malm, vi minimerer energiforbruket, og kutter drivgassutslippene.

NB! Kun tilgjengelig fram til 31. oktober.

Metaller er over alt i samfunnet: i bygninger, transport, elektroniske duppeditter, og materialer som trengs til å produsere grønn og fornybar energi. Kombinasjonen av lang kystlinje for transport av råmaterialer og produkter samt tilgang på billig og ren fornybar energi gjør det gunstig å produsere metaller i Norge. Metaller er viktig for den norske eksportnæringen, spesielt ferrolegeringer som produseres med karbotermisk reduksjon, og aluminium som i dag produseres med elektrolyse i kombinasjon med karbon. 

I dag produseres silisium, mangan og deres legeringer ved reaksjoner med karbon på høy temperatur, og har CO₂ som et direkte reaksjonsprodukt. Med dagens prosesser er dermed CO₂ et uunngåelig biprodukt, så i forskningsprosjektet ZeSiM jobber vi med nye, alternative elektrolysemetoder som kan eliminere utslippene.

Som forsker i SINTEF jobber jeg med å produsere mangan og ferromangan fra sine naturlige forekommende oksider med bruk av elektrolyse fra en smeltet oksidløsning. Prosessen foregår på 1250–1400 °C, og produserer oksygengass i tillegg til de relativt rene metaller i flytende form. Ved å bruke strøm og elektroner direkte, kan direkte utslipp fra manganproduksjon elimineres, og forskning på temaet vil hjelpe oss på veien til en ny, optimalisert prosess!

How can we use clays in the capture of CO₂, cleaning of rivers and in novel batteries?
We can find elegant solutions how to deal with these problems using nanomaterials, that can be even found in your garden.
 
If you think about clays, you probably have in mind pottery or phase masks. However, when we look at structure at the nanoscale, several types of clays can be used to ‘do magic’ and perform as fantastic sustainable and cheap nanomaterial that can be used in many ways, starting from the easy applications up to the smart electronic devices and offering solutions for environmental challenges.
 
I will talk about how we can sustainability capture and store CO₂, remove antibiotics from water and turn pollution of rivers by toxics dyes into the well performing batteries using clays and materials derived from these.

NB! This session is held in English.