I grunden handlar det om att skyffla energi – i enorma hastigheter – inom och mellan molekyler. Det gör det möjligt att få fram molekyler som gör precis det som forskarna vill. Ungefär så beskriver Karl Börjesson, professor i fysikalisk kemi vid Göteborgs universitet, den forskning han har ägnat stora delar av sitt forskarliv åt, och som nu har lett till ett förlängt anslag som Wallenberg Academy Fellow.

– Fokus i vår forskargrupp är att bygga molekyler och molekylbaserade system som får unika egenskaper som vi kan dra nytta av, säger han. 

Karl Börjesson forskar i gränslandet mellan kemi och fysik. Ett mål är att se hur molekyler kan samverka för att skapa framtidens material. Mycket av hans arbete baseras på fotoaktiva organiska molekyler, det vill säga molekyler som kan interagera med ljus på olika sätt. Forskarna har lyckats skapa riktigt starka sammankopplingar mellan ljus och molekyler, och då händer det spännande saker.

– När den här sammankopplingen blir tillräckligt stark ändras energinivåerna i hela systemet. Tillsammans skapar ljuset och molekylerna ett hybridtillstånd med egenskaper som annars inte är möjliga för molekyler och för ljus – och som kan användas på olika sätt. Det vi gör handlar om grundforskning, men en av de möjliga tillämpningar jag ser framöver är att forskningen kan bana väg för effektivare solceller, säger han.

Ändrade energinivåer påverkar molekylernas egenskaper

De närmaste åren ska Karl Börjesson ta nästa steg i sin forskning, och bygga vidare på den kunskap han har byggt upp. I stället för att koppla ihop ljus och molekyler, ska han nu skapa samma typ av starka sammankoppling mellan två eller fler molekyler.

Även här handlar det om att skyffla och påverka energinivåer, för att molekylerna ska få vissa egenskaper. Det grundläggande problemet, som forskargruppen vill komma åt, är att minska energiförluster som kan ske – exempelvis genom att värme skickas ut från molekylen i stället för det ljus man strävar efter. 

– När en molekyl tillförs energi i form av elektricitet, så skapas energirika molekylära tillstånd. Bara en fjärdedel av de tillstånden är riktigt bra på att skicka ut ljus, vilket innebär att mycket ljus går förlorat – ofta i form av värme. Genom att skapa en stark sammankoppling mellan olika molekyler kan vi sänka energinivån i de tillstånd som är bra på att skicka ut ljus. Det innebär att energin forslas genom de här tillstånden, vilket i sin tur leder till att det går att få ut betydligt mer energi från molekylerna i form av ljus, säger han.

Jag hoppas att min forskning kan visa att den här teknologin är en bra väg framåt för att kraftigt minska energiförbrukningen för skärmar och olika typer av belysning.

Vill nå minskad energiförbrukning

Att lyckas minska energiförluster och få ut avsevärt mycket mer ljus från molekyler kan till exempel komma till nytta för att bygga bättre organiska lysdioder – som OLED-skärmarna i våra TV-apparater. 

– Jag hoppas att min forskning kan visa att den här teknologin är en bra väg framåt för att kraftigt minska energiförbrukningen för skärmar och olika typer av belysning. Mycket av den elektricitet vi producerar går till olika ljusanvändningar, så användningsområdet och de potentiella energibesparingsmöjligheterna är väldigt stora, säger han.

Teknikintresset kom tidigt

Karl Börjesson kommer inte från någon forskarfamilj. Som ung hade han inga tankar på att söka sig till forskarvärlden – och än mindre på att bli professor. Men intresset för tekniken fanns där, liksom lusten att skapa och bygga nya saker: framför allt med hjälp av lego och meccano.

– Jag har alltid tyckt att det har varit roligt att klura på tekniska problem. Och jag behöver inte hitta svaret direkt, det kan gärna ligga och mala lite i bakhuvudet. Så på det sättet har jag nog ett sinne som passar för forskning, säger han.

Slumpen ledde honom in på forskarbanan, eller snarare: ett oväntat spännande exjobb under högskolestudierna som fångade hans intresse för området. Att vara forskare ser han som en fantastisk möjlighet att kunna göra det som känns spännande, och han är glad över friheten att kunna följa de idéer som kommer till honom. Finansieringen genom Knut och Alice Wallenbergs stiftelse stärker den friheten, och lusten till forskningen, ytterligare.

– Att få en sådan stark bas innebär att jag inte behöver ägna tid åt att göra stora ansökningar, utan kan fokusera på att forska, handleda mina doktorander och utveckla mina idéer. Det betyder oerhört mycket, säger han.

Text Ulrika Ernström
Bild Johan Wingborg