Ditt navn og hvem du representerer Henrik Jakobsen, Institutt for Mikro og Nano System Teknologi, Høgskolen i Vestfold

Transkript

1 Veien videre Ditt navn og hvem du representerer Henrik Jakobsen, Institutt for Mikro og Nano System Teknologi, Høgskolen i Vestfold Forskningstemaer for å adressere samfunnsutfordringer Gjennom langsiktig og massiv satsing kan det skapes hundrevis av nye bedrifter og hundrevis av nye samfunnstjenester med utgangspunkt i dette området.ingen andre teknologiområder vil komme til å påvirke samfunnet mer enn dette området. Alle områder vil bli påvirket. På lang sikt vil forskning på området lede til innovasjon og løsninger på mange av de viktige store utfordringene verden har= så som sikre og effektive helsetjenester, miljøvennlige energi og transport, energieffektive 0- utslipp hus og produksjonslinjer, effektiv ressursovervåking og ressursforvalting, økt samfunnssikkerhet og bedre samfunnstjenester, trygg produksjon og oppbevaring av mat, integrerte IKT system som gir kunnskap, informasjon og underholdning tilgjengelig for alle. Gjennom å legge til rette for privat og statlig kapital til innovasjon og oppstart av nye bedrifter kan det skapes en mengde nye kunnskapsbaserte bedrifter og arbeidsplasser innen dette fagfeltet og på området. Ved å satse på hele verdiskapningskjedene fra funksjonelle materialer og mikro- og nanoteknologi og opp til system som anvender nanoteknologi og mikro- og nano system som nøkkelteknologi, kan ny næring skapes i stort omfang med hundrevis av nye bedrifter, hundrevis av nye samfunnstjenester (ref. statsministerens nyttårstale). En lang rekke av eksisterende industriprodukter kan fornyes og forbedres. Norge kan om ønskelig ikke bare bli et foregangsland innen miljøvennlig energi, men også innen helt nye helseprodukter og helsetjenester, miljøprodukter og innen en lang rekke nye typer systemprodukter og mikroinstrumenter for nye anvendelser. 1. IKT Utviklingen innen og forståelsen av funksjonelle materialer, mikro- og nanoteknologi utgjør fortsatt den viktigste drivkraften bak den rivende utviklingen innen IKT området. Denne utviklingen vil gjennom fortsatt nedskalering av dimensjoner skape stadig nye og miniatyriserte IKT system som intelligente sensornettverk og mikroinstrumenter for overvåking, kontroll og presentasjon av hittil utilgjengelig informasjon. IKT system vil ikke bare være tilgjengelig på kontor, hjemme, innen produksjon og transport, men vil også i stadig større grad gjøre nyttig informasjon tilgjengelig også ute blant mennesker når nå autonome, robuste og energieffektive display kan plasseres og kommunisere trådløst i ett nettverk. Denne utviklingen har allerede startet i form av intelligente veiskilt og informasjonstavler og display systemer som er integrert på husfasader og vindu og som anvender energi som høstes fra omgivelsene, med tilnærmet null utslipp av miljøgasser og miljøgifter. Ved å benytte mikro- og nano system kan måling av viktige parametere i strukturer og omgivelser på steder som hittil ikke har vært tilgjengelige, for eksempel ved store installasjoner eller i systemer som operer ved høye trykk eller temperaturer. IKT systemer vil gjennom denne utviklingen penetrere nesten alle typer produkter. Viktige områder for videre satsing er: - Data: Nye datalagringskomponenter (holografiske/elektrooptiske, bioteknologiske) - Sensorer og mikro- og nano system for en lang rekke anvendelser - Elektrooptiske mikrosystem og display - Polymer baserte elektronikk og informasjonssystem vil muliggjøre

2 integrasjon av elektronikk på materialer og områder som tidligere ikke har vært mulig. Et område som allerede er i ferd med å komme er elektroniske bøker. - Autonome sensor system basert på mikro energikilder og mikrobatterier Noen eksempel der teknologiområdet vil gjøre en forskjell i 2020 og der norsk teknologi vil kunne være med: - Billige IR-kamera som gjør nattsyn tilgjengelig for alle for økt sikkerhet i trafikken - Mobiltelefoner med elektronisk justerbare linser som muliggjør skarpe bilder i nærfelt - Intelligente informasjonstavler ute (langs veiene) som er selvforsynt med energi gjennom energihøsting fra omgivelsene - Intelligente og miljøvennlige vinduer som har flytende krystall. Forskningstemaer for verdiskapning Ved å satse stort nok på området kan det skape ti-tusen vis av nye arbeidsplasser i Norge. Programmet må både understøtte akademisk og industriell forskning. Anvendt forskning vil skape grunnlaget for fornying og vekst for industrien og som gjør det mulig for de etablerte industrien på området å øke verdiskapningen gjennom å videreutvikling seg oppover i næringskjeden. Av særlig viktighet er følgende temaområder: - Biomedisinske mikro- og nano system (BioMEMS) med laboratoriumpå-brikke teknologi og biokompatible mikroinstrumenter for bruk invitro og in-vivo - Mikro- og nanoteknologi for bioteknologi generelt. - Nedskalering og miniatyrisering av konvensjonelle mikro-elektromekaniske system - Heterogene integrasjonsmetoder, 3D interkonnektering og sammenstilling - Utvikling av mikro energikilder og nye system for høsting av energi fra omgivelsene - Optiske mikro- og nano system med teknologi for bolometer baserte IR-kamera - Optiske billedsystem og display teknologi, heriblant nye typer display for integrasjon i bygninger og for bruk ute så som informasjonstavler og veiskilt. - Mikro- og nano teknologi for maritime og marine anvendelser I NCE MNT prosjektet er det gjort en stor jobb i å finne de viktigste barrierene for innovasjon på dette området. En viktig konklusjon er at den mangler en sterk ny aktør som mellomledd mellom forskningen og TTO ene ved universitetene og industrialisering. En slik aktør må kunne ta eierskap til et bredt utvalg av nye produktideer og kunne bringe dem helt fram til markedet. Aktøren må være sterk nok finansielt til å stå løpet ut gjennom de 5 til 15 årene det tar å etablere ny industri på området. Staten gjennom næringsdepartementet bør være hovedeier i en slik kommersiell aktør. Privat kapital slippes inn gjennom utspinning av nye selskap med fokus på smale, mer nisjepregede produktområder ( killer-applications ). Forskningstemaer for å ivareta en samfunnsmessig robust teknologiutvikling Området er stort og grunnleggende viktig for en lang rekke anvendelsesområder, industrier og samfunnstjenester. Et nytt program må derfor legge særlig vekt på utvikling av basiskompetanse i U&H-

3 sektoren. Det nye programmet må særlig understøtte teknologiutvikling på: - Områder der det allerede finnes en sterk nasjonal industri med stort vekstpotensial - Nye store mulighetsområder: Disse områdene finnes innenfor: o IKT og sensor industrien o Fornybar energi og produksjon av solceller o Ny medisinsk teknologi basert industri basert på mikro/nano/bio og IKT o Mikro/nano/bioteknologi for miljø, ressursovervåking og matproduksjon Andre viktige forhold: - Det må satses kontinuerlig på styrking av den nasjonale sterkere nasjonal infrastruktur ved NTNU, UiO og HVE med state-of-the-art vitenskapelig utstyr for å understøtte forskning og undervisning. Det må også satses videre på den nasjonale infrastrukturen ved SINTEF som fellesressurs for innovasjon og service i tilknytning til industrialisering. Vitenskapelig utstyr for utdanningene må dekke grunnleggende teknikker som FIB, E-beam lithografi, nano imprint, scanning tunneling mikroskop, AFM og MBE. I tillegg må den dekke viktige grunnleggende teknikker for bygging og karakterisering av komplette mikro- og nano system, heriblant heterogene integrasjonsmetoder som skivelaminering, pakking på skivenivå og systemintegrasjon i mikrokapsler. Spesielt kan trekkes frem de store uløste problemene og utfordringene rundt det å integrere og konnektere nano-skala systemer opp mot elektronikk og konvensjonelle fabrikasjons metoder. - Understøtte utvikling, etablering og drifting av nasjonale teknologiplattformer og nasjonale servicetilbud både overfor akademiske og industrielle brukere. - Etablering av vitenskapelig utstyr for lab-på-brikke teknologi og forskning på dette området må gis høy prioritet. - Innhenting av kompetanse gjennom internasjonalt forskningssamarbeid. Forholdet mellom grunnleggende forskning og innovasjon Programmet må først og fremst sikre finansieringen for den akademiske forskningen for å styrke kompetanseutvikling, rekrutteringen og utdanningen på området. Anslagsvis bør programmet finansiere størrelsesorden 50 forskere/postdoc. årsverk og 100 PhD stipendiater (150 mill. NOK/år). Innovasjonsdelen må også gis høy prioritet og være i samme størrelsesorden. Prosjektene må ha støtte for utvikling av risikabel og helt ny teknologi, nye produktområder i etablert og ny industri og forskning knyttet til helt nye samfunnstjenester. Det vil være strategisk riktig også å kanalisere en del av disse midlene til forskning i de nasjonale laboratorier ved universitetene, høgskoler og forskningsinstitutt slik at disse kan påta seg roller også innen innovasjon. Det må etableres nye nasjonale teknologiplattformer for fremstilling av forskningsmodeller og prototyper for å kunne støtte bedriftsetableringer og skape grunnlag for industrialisering. De er viktig at disse laboratoriene ikke bare etablerer strukturering og karakterisering på nano nivå, men utstyres og driftes slik at de kan dekke komplette teknologiplattformer for utvikling, fremstilling og karakterisering av sensorer og mikro- og nano system. Innovasjonsdelen av programmet må være stort nok til å understøtte

4 utvikling av mikro- og nanoteknologi for en rekke industriområder så som IKT system og IKT komponenter, mikro/nano system for bioteknologi, miljøvennlig energi og transport, romfart, sub-sea og offshore, maritim og marin teknologi og innen produksjon og distribusjon av mat og drikke/rent vann. Industriell innovasjon ut fra området og oppbygging av nye samfunnstjenester må i hovedsak finansieres utenfor programmet, men det er viktig å få til synergi og samhandling mellom den mer grunnleggende forskningen, den anvendte forskningen og innovasjonsprosjektene. Nasjonal koordinering og arbeidsdeling I løpet av første periode i NANOMAT programmet har det utviklet seg en fornuftig arbeidsdeling i mellom de største akademiske miljøene på området. Med utgangspunkt i dette bør de viktigste forskningsgruppene gis anledning til å bygge seg videre opp og styrke seg igjennom finansiering fra det nye programmet. Programmet må være stort nok til både å: - Sikre driftingen av større forskningsgrupper i U&H sektoren slik at disse gis anledning til å operere over kritisk minimums nivå. - Bygge opp kompetanse på bred front rettet mot innovasjon. NTNU og UiO har særlig viktige roller innen utdanning og grunnleggende forskning. Virksomheten ved HVE har en særlig viktig rolle innen anvendt forskning på området ved at den bygges opp ut fra behov definert av allerede etablert industri på området. Det er viktig å videreutvikle og styrke den nasjonale forskerskolen innen nanoteknologi for mikrosystem. Koordineringen av de nasjonale ressursene og infrastrukturen ved UiO, NTNU, HVE og SINTEF er av avgjørende betydning for rekrutteringen til en økende produktutvikling og industrialisering. Innovasjonsdelen av programmet som retter seg mot IKT bør koordineres med NCE-programmet og det behovet for forskning innen næringsklyngen NCE MNT (Norwegian Centre of Expertise Micro- and Nano Technology). Innovasjonsselskapet Microtech-Innovation som koordinerer NCE MNT prosjektet vil bli en viktig aktør for oppstart av ny industri. Nasjonale fortrinn mht internasjonal konkurranse Den største nasjonale ressursen vi har i Norge er høy utdanning, en gryende etablert industri på området og ikke minst kapital. Naturlige nasjonale ressurser i form av ren energi, olje og gass er viktig, men ikke like viktig. Kompetanse og kapital er de viktigste ressursene for dette området= basert på kompetanse og kapital kan Norge bli en ledende aktør på området. Det er grunnleggende viktig at programmet styrker utvikling av kompetanse. Norge kan bli en ledende industrinasjon på området gjennom å kombinere statlig og offentlig kapital til oppbygging av ny nasjonal infrastruktur for produktutvikling, nye tjenester og ny industri. Internasjonalisering Området får svært stor oppmerksomhet internasjonalt og er i rivende utvikling. Forventet marked i 2015 er i omlag $1 trillion (ref.: Nanotechnology - Assessment of Health Safety and Environmental Factors= Frost & Sullivan, June 2009, Pages: 76 ). Det er viktig at programmet prioriterer internasjonalt forskningssamarbeid, ikke bare innenfor EU program, men også samarbeid mot Kina/ASIA og USA/Nord-Amerika. Det er allerede etablert en lang rekke kontakter og

5 samarbeidsavtaler. Kina er i ferd med å bli Norges viktigste handelspartner og som del av dette bør det legges til rette for utstrakt forskningssamarbeid på utvalgte områder som for eksempel mikro- og nano system teknologi for miljø, helse og ny fornybar energi. I tilknytning til dette må det også nasjonal infrastruktur bygges videre ut i begge land med formål å styrke forskningssamarbeidet og med mål å skape grunnlag for helt nye kommersielle produkter og helt nye samfunnstjenester. Rekruttering Personer med høy kompetanse på området er dessverre mangelvare i Norge. Utdanningskapasiteten på master og PhD nivå må økes vesentlig for å sikre tilstrekkelig rekruttering til området på lang sikt. I tillegg er det nødvendig med rekruttering av fagpersoner fra andre land både til ledende akademiske stillinger for å få på plass tilstrekkelig med høy fagkompetanse for industrialisering på området. For i det hele tatt å kunne konkurrere innen EU og Skandinavia er nødvendig med tilgang til infrastruktur og vitenskapelig utstyr av høyeste kvalitet for å rekruttere de beste kandidatene og forskerne fra andre land til norske forskningsmiljø. Andre kommentarer? Områdets grunnleggende betydning for en rekke andre områder må ikke undervurderes. Gjennom langsiktig og massiv satsing kan det skapes hundrevis av nye bedrifter og hundrevis av nye samfunnstjenester med utgangspunkt i dette området. Det er samfunnsmessig god lønnsomhet i å satse på kompetanseutvikling på dette fremvoksende generiske området framfor å kanalisere mer og mer forskningsmidler tilde store anvendelsesområdene med store og etablert næringsaktører med god inntjening. Høgskolen i Vestfold bygger opp en virksomhet på området innenfor sitt satsingsområde anvendte mikro- og nano system. I løpet av 3 5 år forventes satsingen å ha ca. 10 professorer, 15 førsteamanuensis/postdocs, PhD studenter og 40 master studenter. For drifting av forskningen på området vil det være nødvendig å finansiere 15 forskerårsverk og 15 PhD kandidater med ekstern midler. Behovet for nytt vitenskapelig utstyr ved HVE for perioden er i området 70 mill. NOK. Høgskolen i Vestfold er unikt opptatt de unike synergieffekter som kan oppnås i grensesnittet mellom dette området og bioteknologi. Forslag til samarbeid mellom FUGE programmet og NANOMAT programmet Forholdet mellom Biologi og Nano/Mikro system teknologi Introduksjon Biologisk Mikro/Nano system teknologi kan deles inn I tre hovedområder: 1. A Microtechnology device adapted to the biological and medical field: BioMEMS or MEMS without microfluidics or internal biological work 2. A Microtechnology system that perform biological, clinical or molecular work in vitro: BioMis or BioMedical Microsystem technology that participate, control and continuous evaluate cells or biological processes in vitro 3. A Nanotechnology system that perform biological, clinical or molecular work in vivo. BioNis or Biomedical Nanosystem technology

6 that participate, control and continuous evaluate cells or biological processes in vivo Biologisk, bioteknologisk eller biomedisinske mikrosystem eller nanosystem skal altså kunne inkludere teknologi som kan delta, kontrollere og kontinuerlig evaluere celler og biologiske prosesser både utenfor organismer og inne i organismer. Biologisk, bioteknologisk eller biomedisinske mikrosystem eller nanosystem skal også kunne inkludere teknologi som kan delta, kontrollere og kontinuerlig evaluere celler og biologiske prosesser innen kunstige eller syntetiske 2D eller 3D celle vekst systemer. Det betyr også at slike systemer vil kunne tilpasse seg til meget heterogene eller komplekse og ukjente systemer. Det handler altså om muligheter for total overvåkning, analyse og behandling av hele organismer eller 3D celle systemer (vevs og organproduksjon). Ny nasjonal teknologiplattform som kan brukes til det meste. SINTEF IKT med MINaLab, Nano/Mikro System Teknologi Instituttet (IMST) på Høyskolen i Vestfold har sammen med NorChip AS og store tyske og sveitsiske Nano/Mikrosystem teknologi institutter utviklet en teknologiplattform som kan brukes innen alle områdene mat, marin, maritim, reiseliv, miljø, bioteknologi, militære, politi, folkehelse, helse, overvåkning, osv. Teknologiplattformen er basert på kombinasjonen av microfluidics, microsystem teknologi, MEMS, nanoteknologi, mikrofabrikasjon, biologi, kjemi, polymerkjemi, genetikk, molekylær biologi, Rnomics, biofysikk, optikk, onkologi og organisk kjemi. I dag kan teknologiplattformen konsentrere celler eller bakterier, lysere celler eller bakterier, ekstrahere RNA og DNA, måle mengden og kvalitetene til RNA og DNA, blande RNA og DNA med ulike stoffer, separere RNA og DNA i 8 eller flere kanaler, blande RNA og DNA med unike reagenser i hver kanal inkludert 3 spesifikk primere/prober, gjennomføre target amplifisering og utføre sann tids identifisering av minst 16 forskjellige RNA eller enkelt trådet DNA. Teknologiplattformen har allerede blitt demonstrert til bruk for det største diagnostikk markedet som foreløpig er beskrevet og er i dag på 160 millioner.