ÌÇĐÄֱȄ

Hem

Forskning inom Materialdesign 

Hur långt kan vi driva design och skräddarsydda materialegenskaper för nya tillämpningar? Detta beror i slutändan på hur väl vi kan kontrollera de atomära beståndsdelarna när ett material byggs upp och struktureras. 

För att utforska spannet av möjliga egenskaper behöver vi fördjupa den grundlÀggande förstÄelsen av materialen och de syntesprocesser dÀr de bildas, pÄ atomÀr nivÄ.

Modellering, syntes och karakterisering

Forskningen inom Materials Design‑divisionen Ă€r dĂ€rför en stimulerande kombination av grundlĂ€ggande fysik, kemi och applikationsinspirerad forskning, inklusive teori och modellering, materialsyntes och karakterisering av 3D-, 2D- och 1D‑material samt egenskapstester.

Ett sÀrskilt fokus ligger pÄ material för en hÄllbar framtid, med tillÀmpningar inom exempelvis energilagring och energiomvandling, katalys, vattenrening, elektronik och ingenjörsapplikationer.

Vi Àr för nÀrvarande ett team pÄ mer Àn 30 personer som anvÀnder ett tvÀrvetenskapligt angreppssÀtt för att hitta optimala lösningar för design av nya material.

Divisionen Àr för nÀrvarande indelad i fem enheter:

  • Tunnfilmer och funktionella 2D‑material

  • Materialteori

  • TillĂ€mpad elektrokemi och vattenrening

  • Nanolaminerade material

  • Material förÌęcapture and conversion teknologierÌę

Forskningsprojekt

Data-driven discovery and direct synthesis of MXenes

Data-driven discovery and direct synthesis of MXenes
Ìę
MXenes, two-dimensional transition-metal carbides and nitrides, are typically obtained from MAX phases, yet historical reports suggest a broader, largely unexplored chemical space. Here we combine machine-learning–assisted database mining with experiments to uncover overlooked multilayer (ml) MXenes. Screening of repositories reveals a “Treasure Chest” of 38 unrecognized ml-MXene candidates, that we explore from theoretical and experimental perspectives.

Scalable synthesis of TiO2-based 1D-nanofilaments 

Scalable synthesis of TiO2-based 1D-nanofilaments
Ìę
We recently (2023) discovered a new, simple, and scalable route for the synthesis of TiO2-based 1D nanofilaments (NF) (patent pending). These materials are being explored for photocatalytic, environmental, and optoelectronic applications, targeting sustainable applications.

Realization of free-standing, single-layer noble metals

Goldene
Ìę
The synthesis of monolayer gold has so far been limited to free-standing several-atoms-thick layers, or monolayers confined on or inside templates. We recently (2024) reported synthesis of “goldene” comprising single-atom layer gold derived from MAX phase thin films, being the foundation of recently established “Goldene AB”. We are currently exploring scalable methods based on powder synthesis, as well as expansion of the concept to other noble metals, for catalysis, electronics, and beyond.

AI-accelerated materials development

Berzelius superdator Thor Balkhed
Ìę
We target tools for materials innovations developed in pace with new ML-based methods for predictive modelling and advanced in situ characterization of 3D and 2D materials, at short time scales and down to atomic level. This will be leveraged by a methodology integrating foundation models into a closed loop comprising a) ML-based prediction of materials and their properties bottom-up or b) ML-based proposition of materials from demanded properties top-down.

Nyheter om Materialdesign

NÄgra personer som stÄr i ett rum.

29 oktober 2026

Gömda och glömda 2D-material upptäcks med AI

Med hjälp av artificiell intelligens har forskare vid LiU hittat tidigare förbisedda förekomster av 2D-materialen MXener i äldre databaser. Fynden har inspirerat forskarna att skapa nya material med mer hållbara syntesmetoder än tidigare.
En kvinna i ett laboratorium som hÄller i en blÄ handske.

13 oktober 2026

Skräddarsydda tunna material ska rena vatten från PFAS

LiU-forskaren Johanna Rosén har fått projektbidrag från Knut och Alice Wallenbergs stiftelse på 32 miljoner kronor för att hitta nya material som ska kunna rena vatten från främst PFAS. För att hitta materialen tar projektgruppen AI till hjälp.
Picture of Durga

29 maj 2026

LiU-postdoc tilldelas kungligt stipendium

Durga Sankar Vavilapalli vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) har tilldelats stipendium från Stiftelsen Konung Carl XVI Gustafs 50‑årsfond för vetenskap, teknik och miljö.

Enheter

Tunnfilmer och funktionella 2D‑material

Vi arbetar med tunnfilmer, det vill sÀga ett tunt lager av material som deponeras pÄ en yta för att uppnÄ egenskaper som inte kan erhÄllas av ytmaterielet i sig.

VÄrt mÄl Àr att möjliggöra design av tunnfilmer med specifika egenskaper och att kontrollera exempelvis hÄrdhet, ledningsförmÄga, transparens, magnetism samt motstÄndskraft mot vÀrme och slitage.

Ett annat fokus inom enheten Ă€r att syntetisera laminerade 3D‑material (i pulverform) som kan omvandlas till 2D‑material genom kemisk exfoliering. Exempel pĂ„ sĂ„dana material Ă€r 2D‑metallkarbider (MXener) och borider (boriden). Dessa material uppvisar en stor yta i förhĂ„llande till volym, vilket gör dem potentiellt mycket intressanta för energilagring och katalys.

Materialteori

Inom enheten för materialteori utför vi prediktiva och förklarande simuleringar baserade frÀmst pÄ densitetsfunktionalteori (DFT).

Ett övergripande mÄl Àr att teoretiskt förutsÀga nya material som kan syntetiseras i laboratoriet, samt att bidra till en grundlÀggande förstÄelse av den bildade strukturens uppbyggnad, sammansÀttning och grundlÀggande egenskaper.

Simuleringarna omfattar bĂ„de 3D‑ och 2D‑material, och vi arbetar i nĂ€ra samarbete med experimentella forskare.

Vi samarbetar ocksÄ nÀra med experter inom AI, maskininlÀrning och stora sprÄkmodeller (LLM) för att accelerera materialutvecklingen.

TillÀmpad elektrokemi och vattenrening

Inom enheten för tillĂ€mpad elektrokemi arbetar vi bĂ„de med redan kĂ€nda material och med nya material som upptĂ€ckts inom Materials Design‑divisionen.

Vi fokuserar pÄ hÄllbar materialutveckling och designar elektroder och enheter som vi testar för energilagring (superkondensatorer, batterier), katalys (HER, OER osv.), vattenrening (antibiotika, PFAS, tungmetaller med mera) och mycket annat.

Nanolaminerade material

Teamet arbetar med utveckling av skiktade 3D‑ och 2D‑material (karbider, borider, nitrider, oxider) för tillĂ€mpningar som strĂ€cker sig frĂ„n hĂ„rda och slitstarka belĂ€ggningar till storskaliga material för hĂ„llbara applikationer.

Material för capture- and conversion-teknologier

Vi utvecklar avancerade material för infÄngning, separation och omvandling av molekyler som Àr relevanta för hÄllbara teknologier.

Medarbetare

Medarbetare

Fotografi av Ayush Badoni
Ayush Badoni
Doktorand
Fotografi av Jonas Björk
Jonas Björk
Universitetslektor, Enhetschef, Docent
Fotografi av Cedric Mathieu Brandenburg
Cedric Mathieu Brandenburg
Doktorand
Fotografi av Lin Chen
Lin Chen
PlatshÄllare för saknad bild till Lu Chen
Lu Chen
Postdoktor
Fotografi av Martin Dahlqvist
Martin Dahlqvist
Universitetslektor, Docent
Fotografi av Haoming Ding
Haoming Ding
Postdoktor
PlatshÄllare för saknad bild till Rana Eissa
Rana Eissa
Doktorand
Fotografi av Soheil Ershadrad
Soheil Ershadrad
Postdoktor
Fotografi av Lizhou Fan
Lizhou Fan
Biträdande universitetslektor
PlatshÄllare för saknad bild till Sohan Ghosh
Sohan Ghosh
Doktorand
Fotografi av Joseph Halim
Joseph Halim
Förste forskningsingenjör

Publikationer

2026

Huajun Xu, Yaxuan Jin, Ruyi Chai, Quzhi Song, Jiankang Xu, Chang Li, Hui Zhang, Lu Li, Shuo Liang, Dong Luo (2026) ENERGY MATERIALS AND DEVICES, Vol. 4, Artikel 9370101 (Artikel i tidskrift)
Rodrigo Ronchi, Jonas Björk, Johanna Rosén (2026) npj 2D Materials and Applications, Vol. 10, Artikel 83 (Artikel i tidskrift)
Jonas Björk (2026) Nature Materials (Artikel i tidskrift)
Sameer Aman Salman, Devi Janani Ramesh, Stanislav Mraz, Radoslaw Swadzba, Marcus Hans, Daniel Primetzhofer, Martin Dahlqvist, Johanna Rosén, Jochen M. Schneider (2026) ACS Materials Letters (Artikel i tidskrift)
Xuming Wang, Wenchao Zhao, Eduardo Corral-Rascon, Svetlana Klyatskaya, Mario Ruben, Zakaria Abd El-Fattah, Jonas Björk, Johannes V. Barth, Ignacio Piquero-Zulaica (2026) Langmuir (Artikel i tidskrift)
Jonas Björk, Haoming Ding, Qing Huang, Johanna Rosén (2026) Materials Today, Vol. 99, Artikel 103457 (Artikel i tidskrift)
Guilherme Ribeiro Portugal, Yury Gogotsi, Johanna RosĂ©n (2026) Journal of the American Chemical Society, Vol. 148, s. 37559-37575 (Artikel, forskningsöversikt)
Xinyu Ji, Haiyang Qi, Shoushuang Huang, Pengyan Gao, Tianyu Jin, Yuchen Shi, Yong Jiang, Jiwen Hu, Yang Wang, Kajsa Uvdal, Zhang-Jun Hu, Jiujun Zhang (2026) ACS Catalysis, Vol. 16, s. 15974-15988 (Artikel i tidskrift)
Jingwen Tang, Wenjie Jiang, Ali Saffar Shamshirgar, Wei He, Wei Zheng, Peigen Zhang, Johanna RosĂ©n, ZhengMing Sun (2026) Advanced Materials (Artikel, forskningsöversikt)
Risha Achaiah Iythichanda, Sukanya Maity, Mustafa Mahmoud Aboulsaad, Tomas Edvinsson, Johanna Rosén, Per O A Persson (2026) Nanoscale Advances, Vol. 8, s. 5850-5857 (Artikel i tidskrift)
Yunxiang Liao, Martin Dahlqvist, Fuwang Hu, He Chong, Zhaohui Chen, Hongyun Guo, Qiang Li, Zhen Ma, Johanna Rosén, Lishan Peng, Qiang Wang, Weibin Cui (2026) Chemical Engineering Journal, Vol. 547, Artikel 180890 (Artikel i tidskrift)
Jorge Labella, Adriana E. Candia, Jonas Björk, Tomas Torres, Jorge Lobo-Checa (2026) Chem, Vol. 12, Artikel 102967 (Artikel i tidskrift)
Eric Nestor Tseng, Jonas Björk, Risha Achaiah Iythichanda, Wei Zheng, Jie Zhou, Hatim Alnoor, Wei Hsiang Huang, Ming-Hsien Lin, Johanna Rosén, Per O A Persson (2026) Journal of the American Chemical Society, Vol. 148, s. 27562-27569 (Artikel i tidskrift)
A. Walnsch, Martin Dahlqvist, Johanna Rosén, M. to Baben (2026) Acta Materialia, Vol. 316, Artikel 122469 (Artikel i tidskrift)
Evgenia Kountoupi, Yevkeni Wisse, Mikhail Agrachev, Faidra Amargianou, Joseph Halim, Diana Piankova, Leiqiang Qin, Pierre Florian, Paula M. Abdala, Gunnar Jeschke, Tristan Petit, Vitaly V. Ordomsky, Christoph R. Muller, Johanna Rosén, Alexey Fedorov (2026) ACS Catalysis, Vol. 16, s. 14328-14346 (Artikel i tidskrift)
Lin Chen, Johanna Rosén, Jonas Björk (2026) Communications Chemistry, Vol. 9, Artikel 246 (Artikel i tidskrift)
Quanzheng Tao, Andrejs Petruhins, Rui Shu, Alexis Papamichail, Iurii Kibalin, Bachir Ouladdiaf, Fabio Orlandi, Dmitry Khalyavin, Pascal Manuel, Vanya Darakchieva, Johanna Rosén, Andrew T. Boothroyd (2026) Physical Review Materials, Vol. 10, Artikel 074404 (Artikel i tidskrift)
Bing Zhao, Lakhan Bainsla, Soheil Ershadrad, Prabhav N. Sumant, Roselle Ngaloy, Johanna Rosén, Biplab Sanyal, Johan Akerman, Saroj P. Dash (2026) Nano Letters, Vol. 26, s. 9631-9640 (Artikel i tidskrift)
Jonas Björk (2026) Science, Vol. 393, s. 359-359 (Artikel i tidskrift)
Nakeshma S. Cassell, Ahmad Majed, Joseph Halim, Johanna Rosén, Michael Naguib, Brian J. Riley, Joanna McFarlane, Katherine R. Johnson, Kyle S. Brinkman (2026) Journal of Chemical and Engineering Data, Vol. 71, s. 3436-3446 (Artikel i tidskrift)

Organisation

PÄ vÄr organisationssida, nedan, hittar du mer kontaktinformation. Allt om Materialdesigns forskning finns pÄ sidan du Àr pÄ.

Materialdesign (MDESIGN)

Hur långt kan vi ta utvecklingen av design och tillverkning av material? Detta påverkas i slutändan av hur vi kontrollerar atomkomponenter.
Person med transmissionselektronmikroskop.

Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM)

Vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) bedrivs forskning och utbildning inom biologi, kemi, materialfysik, tillämpad fysik och teori och modellering.