Ludvig Edman lägger grunden till nya ljuskällor med en elitidrottares tålamod

Vi tog det som en utmaning att vi skulle bli först i världen att trycka en ljuskälla

Ludvig Edman håller fram ett visitkort med en bild av en glödlampa på. Det ser ut som ett alldagligt föremål men är i själva verket en realisering av många års forskning. När han håller kortet mot en vanlig kortläsare på väggen, en sådan som används för att låsa upp en dörr med ett passerkort, lyser glödlampan upp.

Det vi tittar på är en ljusemitterande elektrokemisk cell, LEC – en flexibel, tunn ljuskälla som består av en blandning av en organisk halvledare och en elektrolyt. Tekniken fungerar, lite förenklat, som en kombination av ett batteri och en vanlig lysdiod, LED. Forskare runt om i världen var länge oense om hur tekniken fungerade, men Ludvig Edman och hans forskargrupp gav sig den på att ta reda på det – och lyckades.

En av fördelarna med LEC-teknologin är att de kan tillverkas med miljövänliga och billiga metoder, och till exempel sprejas direkt på en yta med en enkel airbrush eller tillverkas i stora tryckpressar eller med en bläckstråleskrivare.

– Vi tog det som en utmaning att vi skulle bli de första i världen att trycka en ljuskälla och det blev vi 2010, säger Ludvig Edman som är professor vid Institutionen för fysik.

Elitidrott kräver passion – liksom forskning

När Ludvig Edman var yngre tävlade han i löpning. Han deltog bland annat i Europamästerskapen i terränglöpning och ”tränade jämt” som han säger.

– Elitidrott har många likheter med forskning. Det är väldigt mycket passion, det måste man ha för att orka träna, och det är väldigt mycket tålamod, säger han.

Nyligen blev han utsedd av Europeiska forskningsrådet, ERC, att ta emot ERC Advanced Grant – ett forskningsbidrag på 2,5 miljoner euro som går till de allra bästa forskarna i Europa.

Läs mer: Forskaren Ludvig Edman belönas för lysande arbete

– Vikten av att ha tålamod och klara motgångar inom forskning ska inte underskattas. Ofta har man idéer som man tycker är jättebra och lägger ner mycket tid på, men som sen inte alls funkar. Jag har också ägnat väldigt många helger och kvällar åt att skriva ansökningar som sedan avslagits. Det påminner på så sätt om konditionsidrott. Man kämpar och tränar men när tävlingen kommer så når man ofta inte det mål man vill. Men enda vägen framåt är att analysera vad som kunde gjorts bättre och försöka igen. Jag har haft mycket nytta av denna insikt, men också av att det är viktigt att glädjas när det går bra, och att inte ta något för givet. Jag är idag noga med att vi alltid ska fira i forskargruppen när någon uppnått ett mål, säger Ludvig Edman.

Upptäckte tekniken i USA

Halvledare är grunden för all elektronik, som mobiltelefoner och datorer, och de består traditionellt av icke-organiska material, framför allt kisel. På 1980-talet började man experimentera med organiska (kolbaserade) halvledare. Tekniken bakom LEC handlar om att man tillför en elektrolyt eller joner – sådana som finns i batterier – till den organiska halvledaren. På så sätt kan den ljusemitterande strukturen göras väldigt tunn och flexibel.

Tekniken uppfanns 1996 i Santa Barbara i Kalifornien. Efter sin doktorandutbildning i Berkeley, inte långt därifrån, fick Ludvig Edman höra talas om projektet och med sina specialkunskaper om litiumbatterier fick han snart en plats i forskargruppen.

Senare återvände Ludvig Edman till Umeå och fortsatte sin forskning. Samtidigt började intresset för OLED-displayer, som har vissa likheter med LEC, ta fart och växte snabbt till en miljardindustri. Många forskare började även intressera sig för solceller. Men Ludvig Edmans grupp i Umeå fortsatte med sin grundforskning.

– Jag är extremt tjurig, och jag har valt projekt där jag tror att vi gör skillnad. Jag har insett att vi är väldigt duktiga på det vi håller på med, men också att det nog hade varit smartare ur finansieringssynpunkt att ge sig på andra saker som OLED eller batterier. Men jag har valt att hålla mig kvar för att jag har känt att inom de områdena skulle jag bara vara en i mängden. Här gör jag skillnad och det är det som driver mig, säger Ludvig Edman.

Metallfri ljuskälla väckte stort intresse

Förutom att vara först med att trycka en ljuskälla var Ludvig Edmans forskargrupp först att ta fram en ljuskälla helt utan metall.

– När vi publicerade att vi gjort det spreds det som en löpeld över världen och det hörde av sig folk precis överallt ifrån, säger han.

2012 var han med och grundade företaget LunaLEC som utvecklar LEC-tekniken för praktiska tillämpningar. Det kan handla om lysande mjuka filtar för hemmabehandling av gulsot hos nyfödda, miljövänliga och designade indikatorlampor och säkerhetslösningar, och medicinförpackningar som lyser i grönt eller rött beroende på om patienten tagit sin medicin eller inte.

På senare tid har intresset vuxit för LEC, inte minst beroende på att miljö- och säkerhetsfrågor blivit allt viktigare.

– Elektronik är ju ett bekymmer, eftersom det är mycket svårt att återvinna de miljömässigt och geopolitiskt besvärliga råmaterialen och tillverkningen är energiintensiv. Här har vi en komponent som kan vara helt fri från sällsynta och giftiga kritiska råmaterial, och som kan tillverkas med energieffektiva och miljövänliga metoder. I ett pågående projekt försöker vi testa gränserna i detta sammanhang genom att utveckla en LEC från enbart biobaserade material.

När vi publicerade att vi tagit fram en ljuskälla helt utan metall spreds det som en löpeld över världen

Tack vare ERC Advanced Grant kommer nu Ludvig Edman att kunna ta nästa steg i forskningen och utöka sin grupp med fler kompetenta kollegor.

– Det finns mycket som är roligt och inspirerande med att vara forskare, inte minst lärarrollen. Jag får dagligen utmana, och utmanas av, unga intelligenta och drivna människor som sedan ofta går vidare till andra uppdrag, både inom och utanför universitetsvärlden. Det är alltid spännande att få träffa tidigare studenter, och att få höra om deras nya utmaningar. Min typ av forskning är i mångt och mycket ett lagarbete, som kräver många kompletterande kompetenser, och jag vill gärna framhålla att det är mina studenters och kollegors hårda arbete som möjliggjort detta erkännande, avslutar Ludvig Edman.