Produksjonen av energi er tett koblet til et viktig naturfenomen: magnetisme.

Bevegelsesenergien i vindmøller blir for eksempel gjort om til elektrisitet ved hjelp av magneter i generatorer. Og elektrisiteten blir bevegelse i elbilers magnetholdige elektrisk motorer.

Framtidens miljøvennlige oppfinnelser er derfor i høy grad avhengige av sterke og effektive magneter. Og Sapere Aude-stipendene fra Det Frie Forskningsråd i Danmark vil forhåpentligvis bringe det et skritt nærmere.

En av årets bevilgninger går nemlig til en gruppe forskere som vil utvikle framtidens magneter.

Mye å vinne

Cathrine Frandsen, som er førsteamanuensis ved Danmarks Tekniske Universitets (DTU) Institutt for fysikk, leder til daglig prosjektet som er blitt belønnet med et stipend.

Nå vil forskningsgruppen studere hvordan nye magneter kan designes på nanonivå – altså ved å sette sammen ekstremt små partikler. De vil forsøke å bygge en rekordsterk magnet. Det vil ha en svært stor nytte, forklarer hun:

– Effektiviteten til elektriske motorer og generatorer er i høy grad bestemt av hvor kraftige magneter de inneholder, fastslår hun. – Kan vi lage magneter som kan produsere mer energi i forhold til egen vekt, vil vi få mer energi ut fra hver vindmølle.

Og det er mye å spare. Drømmen er å produsere en permanent magnet som er dobbelt så sterk som det vi har i dag.

Hemmeligheten ligger i kombinasjonen

Cathrine Frandsen forteller at man ikke lenger kan videreutvikle de magnetene som har vært brukt i snart 30 år.

– De mest effektive magnetene består i dag av neodym, jern og bor. De brukes også i leketøy, og man kan bli imponert over kraften, forklarer hun.

– For å få enda kraftigere magneter må man trolig blande flere forskjellige magnetiske materialer. 

Cathrine Frandsen og kollegene vurdere å bruke en blanding jern og kobolt – et materiale som er enda mer magnetisk enn kombinasjonen neodynium-jern-bor, men som er mer ustabilt.

Det kan glemme magnetismen sin hvis det ikke er blandet med et annet magnetisk stoff.

Lego-lek på nanonivå

Forskerne vil bygge magneten ved å kombinere nanopartikler på en helt bestemt måte.

– Men det er virkelig en utfordring, forklarer Cathrine Frandsen.

– Partiklene er så små at vi ikke kan sitte og samle dem en for en som Lego-klosser. Vi må få partiklene til å montere seg selv.

Ved hjelp av et elektronmikroskop vil Frandsen og kollegene hennes arbeide med et lite antall partikler fra hver legering – omkring et par hundre stykker.

Stor etterspørsel

– Det er mange som ønsker seg nye supermagnetene, forteller Frandsen.

– Hvis vi kan vise hvordan man kan kontrollere bare noen hundre partikler, vil det faktisk være en stor suksess. Og et viktig skritt mot å kunne gi vindmølleprodusentene den magneten de trenger.

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.