Vid Kemiska institutionen på Umeå universitet finns en teknisk resurs som drar till sig blickar från hela världen. XPS-plattformen är nämligen den enda anläggningen i Sverige – och en av få i världen – som rutinmässigt erbjuder kryogen röntgenfotoelektronspektroskopi (Cryo-XPS) för biologiska prover. Nu växer plattformen som en internationell hubb dit forskare kommer för att lära sig tekniken och arbeta med allt från medicinska frågor till miljöproblem.
Traditionell ytanalys har länge haft ett fundamentalt problem: för att kunna använda röntgenstrålar i ett ultrahögt vakuum måste proverna vara torra. För biologiska material som bakterier, virus eller vävnad innebär det att cellstrukturer kollapsar och ytkemin förändras radikalt när vattnet försvinner. Lösningen finns i Umeå i form av den toppmoderna spektrometern AXIS Supra+.
Dmitry Shevela vid AXIS Supra+
BildSimon JönssonTill skillnad från många slutna forskningsmiljöer fungerar XPS-plattformen i Umeå som en öppen infrastruktur. Här prioriteras inte bara universitetets egna projekt, utan även externa användare från akademi och näringsliv.
– Antalet forskargrupper vid UmU som använder eller potentiellt är intresserade av cryo‑XPS är begränsat. En öppen infrastruktur gör det möjligt för oss att hitta nya användningsområden, bredda användningen av tekniken och stärka vår vetenskapliga kompetens inom området, berättar Andrey Shchukarev, föreståndare vid XPS plattformen.
För företag som vill ligga i framkant är hastighet och precision avgörande. Plattformen kan i normala fall leverera mätdata inom 1–3 dagar, vilket gör det möjligt att integrera de avancerade analyserna i intensiva utvecklingsfaser. Dessutom erbjuder teamet i Umeå inte bara rådata, utan även den unika expertis – ofta kallad "Umeå-metoden" – som krävs för att tolka de komplexa kemiska spektrat från frysta prover.
– Vi ser ett ständigt växande intresse. Forskare reser hit till Umeå enbart för att lära sig våra specifika frysprotokoll och förstå hur man hanterar dessa komplexa prover på plats, berättar Madeleine Ramstedt, professor vid Kemiska institutionen.
Kärnan i Cryo-XPS-tekniken är en metod för snabbfrysning till cirka -170°C. Genom att frysa provet så snabbt bildas så kallad amorf is, vilket gör att mikroorganismer och vätskeytor kan studeras i ett tillstånd som ligger mycket nära deras naturliga, ”våta” miljö.
Detta öppnar möjligheter för en rad olika forskningsfält:
– Den största utmaningen är att förstå att vatten är ‘tillåtet’ inne i ett system med ultrahögt vakuum (UHV), och att det faktiskt går att studera våta prover med XPS, säger Andrey, om det tankesätt många nya användare har när de möter tekniken.
Madeleine Ramstedt och Andrey Shchukarev vid XPS-plattformen
BildMattias PetterssonInstitutionens roll som kunskapsspridare har blivit allt viktigare. Genom att publicera detaljerade experimentella protokoll och referensdata i internationella tidskrifter som Surface Science Spectra, fungerar Umeå-teamet som en mentor för det globala forskarcommunityt.
Forskargrupper söker sig till Umeå inte bara för att få mätningar gjorda, utan för att ingå i långsiktiga samarbeten där de får tillgång till den expertis som krävs för att tolka de komplexa spektra som instrumentet genererar. Detta gör Kemiska institutionen till en central punkt på den internationella kartan för livsvetenskap och materialforskning.
Med den senaste utbyggnaden av plattformen, som nu även inkluderar tekniker som LEIPS– Low Energy Inverse Photoemission Spectroscopy – (första i sitt slag i Sverige att erbjudas rutinmässigt), stärks positionen ytterligare. För forskare som vill ligga i framkant är vägen till Umeå numera en självklarhet. – UPS och LEIPS stärker vår kapacitet att ta emot nya forskningsprojekt inom mikroelektronik och materialvetenskap, förklarar Andrey.
