Skapar nya forskningsfält med hjälp av organisk elektronik

De senaste tjugo åren har en strid ström av upptäckter kommit ur Magnus Berggrens forskningslaboratorium. Som nyligen, det första materialet någonsin som kan gå från fast fas till gel med hjälp av elektricitet. 

Magnus Berggren

Professor i organisk elektronik

Wallenberg Scholar 

Lärosäte:
Linköpings universitet

Forskningsområde:
Organisk elektronik för nya applikationer inom bland annat medicin, växtbiologi, elektroniskt papper och energiomvandling.

– Titta här, detta är helt häpnadsväckande! 

Magnus Berggren pekar på en skärm i labbet där doktoranden Johannes Gladisch förberett för filmvisning. Bilderna kommer från mikroskopet bredvid och visar hur en polymer omvandlas från fast form till en gel. Allt med hjälp av en spänning på cirka 0,8 Volt. 

– Detta är en superupptäckt och starten av ett helt nytt forskningsfält. Ingen har tidigare visat en övergång från fast fas till gel kan åstadkommas med hjälp av elektricitet, säger Magnus Berggren, professor i organisk elektronik och föreståndare för Laboratoriet för Organisk Elektronik.   

Polymeren ligger tunt bestruken längs en ledande kolfiber. När en spänning läggs till fibern så ökar polymerens volym över etthundra gånger och materialet övergår till en gel. Vid motsatt spänning återgår den delvis till fast form igen.

”Våra framgångar hade inte varit möjliga utan stöder från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. Utan det hade jag aldrig vågat ta sådana risker, att skjuta så ofta från höften.”

En nyckelkomponent

Upptäckten publicerades i Advanced Science 2019 och fick en stor internationell uppmärksamhet. 

– När min kollega Eleni Stavrinidou och jag såg det första gången så var det som att köra in en spruta med kaos i huvudet. Mina tidigare erfarenheter talade om för mig att det var omöjligt att förändra en polymer på detta sätt, helt med elektrisk adressering. Men när vi räknade på det så insåg vi att det faktiskt är möjligt med detta specifika material.  

Det unika materialet kommer ur ett samarbete med forskaren Iain McCulloch vid Imperial College London. Nu ser Magnus Berggren framför sig hur polymeren kan bli en nyckelkomponent inom många biomedicinska och biotekniska områden. 

En första konkret idé är att använda materialet i ett filter och inom siktning. Genom att applicera olika spänningar på filtret kan forskarna då styra hur stora partiklar som släpps igenom.

– Samtidigt är detta en helt ny teknologi och sådana brukar hitta många användningsområden, framför allt där man inledningsvis minsta anar det. Vi har gjort några liknande upptäckter över åren men denna är definitivt bland de mest häpnadsväckande, säger Magnus Berggren. 

Kraftig tillväxt

Sedan 1999 har verksamheten vid det som i dag är Laboratoriet för organisk elektronik i Linköping vuxit från två doktorander till dagens 135 forskare. 

– Vi har gjort en fantastisk resa där Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och Stiftelsen för Strategisk Forskning har varit våra viktigaste finansiärer. De har gett frihet till omfattande forskning med krav på endast mycket återhållsam rapportering. Med många projekt igång samtidigt blir normalt sett återrapporteringen något som äter det upp den tid som skulle kunna ägnas till forskningen.

När Magnus Berggren nu fått ett förnyat Scholaranslag kommer det att utveckla labbet ytterligare. 

– Scholaranslaget har varit helt avgörande för vår utveckling. Minst tre nya projekt startades med hjälp av det förra anslaget. Och även upptäckten av elektronisk gel kan definitivt härledas dit. 

När Magnus Berggren blev professor i organisk elektronik vid 34-års ålder hade han redan en stor portion erfarenhet i bagaget. Efter vd-posten för ett forskningsbaserat företag arbetade han med att utveckla forskningsidéer till företag vid forskningsinstitutet RISE (dåvarande Acreo). 

Störst intryck gjorde dock tiden som postdoktor vid Bell Labs i USA. Där imponerades han av en organisation där forskningen alltid sattes i första rummet. 

– Där fanns en stark kollegial gemenskap och alla kände ett ansvar för labbet. Så har jag försökt utveckla vår verksamhet. Vi håller inte på med hierarkier eller imperiebyggande. Alla pengar vi tar in går direkt till maximalt antal excellenta forskningstimmar i labbet.

Han beskriver labbet som en platt organisation där alla forskare, oavsett nivå, sitter i öppet kontorslandskap på exakt lika stora kontorsytor. Något som öppnar för oväntade samarbetet och en snabb spridning av nya idéer. 

– Här är hemligheter förbjudna. Alla nya idéer delas genast med hela labbet. Och om någon utvecklar en annans idé så sker en återkoppling till idégivaren. 

Receptet har visat sig vara mycket framgångsrikt. Under år 2019 publicerade labbet 80 forskningsartiklar varav tio var i de olika tidskrifter som ges ut av Nature Research och AAAS (Science). 

Förstasidan i New York Times

Härifrån kommer också en av Linköpings universitets mest spridda forskningsartiklar genom tiderna. Magnus Berggrens och kollegorna Eleni Stavrinidous och Daniel Simons forskning kring elektroniska växter uppmärksammades till och med på New York Times förstasida. Med hjälp av en ledande polymer skapade hon elektriska och elektroniska nät inuti rosor. Tillämpningarna kan finnas inom både växtförädling och energilagring. 

Även det projektet går att härleda till Scholaranslaget, berättar Magnus Berggren. 

– Här använde jag dessa medel för att rekrytera bland andra Eleni Stavrinidou till laboratoriet. Min och laboratoriets strategi är att anställa en ung framgångsrik forskare ungefär vartannat år. Alltid inom ett kompletterande område. 

Varje ung forskare får två forskningsuppgifter när den anställs: en där utgången någorlunda går att förutse på förhand, och en som mer liknar en galen idé. Eleni Stavrinidou fick den galna idén att föra in elektronik i en levande växt. Resten är historia. 

Magnus Berggren delar lokaler med RISE som varit en bidragande partner till flertalet av labbets över tio avknoppningsföretag. I kulisserna väntar ytterligare lika många som ska sjösättas de kommande åren. 

–Nu kör vi stenhårt på att sätta agendan kring den elektroniska gelningen. Och jag skulle inte bli förvånad om den leder till ett par nya avknoppningar inom ett par år, säger Magnus Berggren. 

Text Magnus Trogen Pahlén
Bild Magnus Bergström