Veien videre 2012-2020 Ditt navn og hvem du representerer Svein Stølen, Senter for Materialvitenskap og Nanoteknologi og Universitetet i Oslo Forskningstemaer for å adressere samfunnsutfordringer Materialteknologien er utløsende for mange samfunnsmessige utfordringer som: i) vår evne til å høste og omforme energien som omgir oss ii) å redusere utslipp til vann og luft iii) en desentralisering, effektivisering og utvikling av medisinsk diagnose (og behandling) iv) å redusere presset på råvarer (rik-fattigdomsproblematikken) v) å fremstille medisiner vha. nanobioteknologi Slike temaer står sentralt i forskningsprogrammer i industrialiserte land, EUs rammeprogram og internasjonale industrilokomotiv. Gevinsten som følger nyskapende løsninger på disse globale problemstillingene en er stor internasjonal kunnskapsbasert industri. Fokuset bør nå nasjonalt settes på temaer der suksess vil kunne gi radikale sprang i teknologi og dermed grobunn for betydelig ny verdiskapning. To hovedtemaer utpeker seg: i) Design og utvikling av nye materialer som gir sprang i økt ytelse i forbindelse med: a) konvertering, lagring, transport og bruk av energi: solceller, batterier, brenselsceller.. b) halvlederindustrien: sensorer, belysning, datakraft.. c) medisinske anvendelser: biomaterialer, diagnose, avbildning, drug delivery.. Tuftet på grunnleggende fysikk og kjemi vil mikroskopisk forståelse av sammenhenger mellom struktur, sammensetning og egenskaper på mikro- og nanonivå i vid forstand, basert på avanserte eksperimentelle studier og beregningsvitenskap/teori, bringe oss videre. ii) Syntese, karakterisering og forståelse av atomisk presise strukturer. Naturen produserer komplekse molekyler i stor skala til lav energikostnad og liten miljøbelastning. Et teknologimål er produksjonsmåter som gir tilsvarende høy produktivitet med lavt forbruk av råstoffer og energi. Med basis i dagens nanoobjekter med spesielle fysikalske egenskaper, biomolekylære og litografisk mønstrede komponenter, funksjonelle organiske/uorganiske molekyler og selvorgansierte materialer, siktes det mot systemer på større skala og med økt kompleksitet. Forskningstemaer for verdiskapning Avanserte materialer vil uomtvistelig danne basis for enorm verdiskaping innen mange samfunnsmessig viktige teknologier. Den internasjonale konkurransen vil være skarp, både forskningsmessig, innovasjonsmessig og produktmessig. Således kreves kvalitet, fokusering, kreativitet og evne til å løfte raskt og effektivt dagens grunnforskning til morgendagens teknologi og kommersielle produkter.
Langsiktig, stor verdiskaping vil i høy grad kreve egenutvikling av grensesprengende nye materialer, av nye produksjonsmetoder, eller unike teknologiske løsninger. Fokus må dermed settes på grunnforskning av høy kvalitet snarere enn på inkrementelle forbedringer av dagens materialer og teknologi. Dette krever de beste hodene, og trolig tett samspill mellom særs talentfulle forskere og grupper, og det forutsetter avansert instrumentering i profesjonelt drevne laboratorier. Temaer bør dels velges på basis av kompetansefortrinn i miljøene pr i dag, dels på basis av strukturen innen dagens næringsliv, men også med henblikk på at innovasjon knyttet til nye materialer kan gi grobunn for et helt nytt næringsliv i Norge innen felt der man i 2010 ikke har noen vesentlig aktivitet. Dagens verdiskapingspotensial er i hovedsak knyttet til følgende kategorier= solcelleteknologi= sensor- og mikrosystemer= absorbenter, katalysatorer og membraner= lettmetaller= biokompatible materialer, nanomedisin, i tillegg til muligheter knyttet til en underskog av SMBer innen funksjonelle materialer og nanoteknologi. Gitt dagens forskningspolitiske føringer, næringslivsstruktur, norske fortrinn og internasjonal konkurranse, burde følgende kategorier gis prioritet: - energiteknologi (sol, batteri, brenselcelle) - miljøteknologi (katalysatorer, separasjon og absorpsjon) - sensorteknologi (integrasjon av funksjonelle materialer og Siteknologi) - lettmetaller (miljøvennlig produksjon, kjemiske/mekaniske egenskaper) - nanomaterialer (partikler, kompositter, tynnfilmstrukturer, biomaterialer) - drug delivery og medisinsk diagnostikk Forskningstemaer for å ivareta en samfunnsmessig robust teknologiutvikling For å sikre en samfunnsmessig robust teknologiutvikling, er det viktig at det satses på forskning på de etiske, juridiske og samfunnsmessige sidene ved ny nanoteknologi, parallelt med og i reell dialog med den vitenskapelige og teknologiske forskningen. En slik satsning vil bidra til at de som utvikler teknologien er seg bevisst ikke bare de etiske utfordringer knyttet til all ny teknologiutvikling, men også hvordan den nye teknologien potensielt kan bidra til å løse etiske og samfunnsmessige problemer. Samtidig vil forskning på nanoetikk kunne bidra til at både teknologiutvikling og fremtidig bruk av ny teknologi får aksept i samfunnet for øvrig, og at viktige verdivalg knyttet til teknologiutviklingen er både forankret i befolkningen og etisk velfunderte. Moderne materialers kjemiske sammensetning vil på sikt gi samfunnet nye utfordringer. Mens industri tidligere i utstrakt grad har benyttet bly-, arsen- og kadmium- holdige materialer, er det i dag et helsemessig fokus på erstatningsmaterialer. I noen sammenhenger er bly erstattet av vismut, med resultatet at verdens vismutforekomster er i ferd med å bli tømt. Tilsvarende er det et sterkt press på metaller som indium (flatskjermer) og platina (katalysatorer). Denne type problematikk er viktig i et lengre perspektiv og bør gis økt fokus.
Forholdet mellom grunnleggende forskning og innovasjon For virkelig å komme videre mhp de store samfunnsmessige utfordringene kreves forskningsmessige kvantesprang og UiO ønsker fokus på nye materialer. Vi skiller dermed mellom i) innovasjon på basis av dagens kunnskap, for å få frem nye kommersielle løsninger ii) innovasjon og verdiskaping i et langsiktig perspektiv. i) bør være næringslivets ansvar, naturlig i samarbeid med forskningsinstitutter gjennom virkemidler som KMB og BIP. ii) å legge grunnlag for å kunne ta del i en stadig akselererende verdiskaping knyttet til funksjonelle materialer og nanoteknologi, krever vekselvirkning mellom avansert næringsliv og forskningsgrupper som er helt i fronten internasjonalt. Stikkordet blir invester i kvalitetsforskning. Vitenskapens historie viser at gjennombrudd kommer uventet. Samfunnet må ivareta både løsningsorientert forskning og eksplorativ høyrisiko forskning. Grunnforskning og forskerutdanning i toppmiljøer er et krav dette gir økt kompetanse, økt forståelse og ikke minst nye friske hjerner som kan utfordre etablerte sannheter. Dette vil ikke minst gjelde for nanoteknologisk forskning. Det er viktig å understreke at vi i dag ikke primært er i en innhøstingsfase, men har behov for betydelige investeringer i grunnleggende forskning. Samtidig viser mange nyetableringer at veien fra grunnforskning til anvendelse på enkelte områder kan være ganske kort. Systemet for forskningsfinansiering må premiere kvalitet, internasjonalisering og etablering av sterke miljøer. For å få slagkraftige miljøer/prosjekter må miljøene stimuleres til å søke sammen for økt faglig styrke, robusthet og tverrfaglighet. NFR må bidra til å gi noen universitetsmiljøer rammer som kreves for internasjonal toppklasse, gjerne med ambisjon om høythengende priser. Internasjonale fagevalueringer må legges til grunn ved prioriteringer. Nasjonal koordinering og arbeidsdeling Samarbeid, arbeidsdeling og faglig konsentrasjon er et godt utgangspunkt for å heve kvalitet, synlighet, innovasjonskraft og kandidatutdanning. Disse prinsippene er imidlertid ikke enkle å implementere, og forutsetter at Forskningsrådet i handling følger opp på alle nivåer, planmessig og finansielt. Et godt utgangspunkt er de internasjonale fagevalueringer av kjemi og fysikk og klinisk medisinsk forskning. Optimal utnyttelse av ressurser krever at vi bygger videre på beviselig gode miljøer og ikke premierer opportunistiske satsninger eller bygger opp under unødig konkurrerende aktivitet. Grunnforskning har vært og bør også i framtiden være universitetenes ansvar. En klarere arbeidsdeling mellom UoH- og instituttsektoren vil gi en bedre totalutnyttelse av ressursene. Her er det behov for en dialog mellom departementer, Forskningsrådet og universitet- og instituttsektoren. Det tidlige samarbeidet mellom FUNMAT og NANOMAT pekte i riktig retning og det er ønskelig at nye utlysninger premierer og tilrettelegger for store koordinerte satsinger, spesielt mhp kompetansebygging. SFI og FME er ikke tilstrekkelige for å bygge kompetanseplattformer innen material- og nanovitenskap. SFF kan
bidra, men ikke fungere som et bredt virkemiddel. Det som i dag mer enn noe vanskeliggjør utviklingen av slagkraftige og robuste forskningsgrupper ved universitetene er den manglende fleksibiliteten på tilsettingssiden. Særlig på nivået fra post doc til fast stilling er det utfordringer knyttet til 4-årsregelen. Her er en dialog mellom universiteter, Forskningsrådet og departementer påkrevd. Nasjonale fortrinn mht internasjonal konkurranse Det er naturlig å se de sterkeste forskningsgruppene vi har pr i dag som et fortrinn. De beste miljøene er gode i en internasjonal setting og det er helt essensielt at disse får støtte til videre utvikling i dagens tøffe internasjonale forskningsmarked. Forskningsrådets internasjonale fagevalueringer viser hvilke grupper som hevder seg internasjonalt. FUNMAT-dokumentet 2001, Foresight materialer 2020, Nasjonal nanoteknologistrategi, peker alle ut områder der fagmiljøene, supplert av næringsliv, mener ligger til rette for norsk forskning og verdiskaping. Endringer i dette bildet kan imidlertid skje raskt. Et godt eksempel er restrukturering av Norsk Hydro ASA i løpet av siste 10-år, og nylige endringer av norsk petrokjemisk industri. Antakelig er det få særskilte nasjonale fortrinn. Muligens knyttet til offshore, der krevende utbygginger kan være driver for utvikling av materialer i vid forstand: sensorer, surfaktanter, absorbenter, konstruksjonsmaterialer. Politisk kan det sterke fokuset på energi og miljø anses som et fortrinn, noe som også virker attraktivt på studenter og en ny generasjon forskere som ønsker å løse viktige globale utfordringer. Infrastrukturmessig har vi gode fasiliteter for tungregning, og Norge opererer den eneste forskningsreaktoren i Norden. Man har en tett kobling mellom aktuelle kjemi- og fysikkmiljøer, noe som gir gode muligheter for samarbeid på faglige grenseflater. Norge har stor tilgang til fornybar energi som kunne brukes til å produsere avanserte materialer med høyt energiinnhold. Det eksisterende næringslivet kan også sees som et fortrinn. I denne sammenheng kan temaer som bl.a. lettmetaller, solcellematerialer, absorbenter, katalysatorer, kontrastmidler, og ny teknologi for diagnose/billedbehandling fremstå som viktige. Internasjonalisering Det er to sentrale kriterier for å være en attraktiv partner internasjonalt. Vi må ha robuste forskningsgrupper basert på dyktige og dynamiske vitenskapelig ansatte, og vi må, innenfor eksperimentelle fag, ha en god teknisk infrastruktur. Dette er forhold som til dels sikres ved at Forskningsrådet fokuserer på kvalitet som det sentrale kriteriet ved sine tildelinger. De beste UiO-miljøene er allerede i dag svært internasjonalt orientert som ledere og deltakere av flere EU-nettverk. I tillegg er det mye samarbeid både mot USA og Japan. Et grep for økt internasjonalisering forøvrig vil være å etablere professor II-stillinger (forankret i utvalgte, gode og robuste nasjonale miljøer) på sentrale institusjoner i andre land med relasjon til Norge som mandat. Forskningsrådets rolle kan i slike tilfeller være å sette av midler til samarbeidsprosjekter for å sikre tilstrekkelig vekselvirkning.
Dette kunne også være et virkemiddel som støttet opp under oppbygningen av nye fagfelt nasjonalt og ved UiO. En hovedutfordring på lengre sikt er at utviklingen av nye materialer og teknologi er basert på fag som på grunn av lave studenttall bygges ned. I løpet av de siste 20 årene har realfagene, og spesielt fag som kjemi, delvis også fysikk, bare i liten grad appellert til ungdommen. Resultatet er at staben av gode folk som i sterk internasjonal konkurranse må til for å skaffe prosjekter, for så å lede prosjektene, utføre forskningen og samtidig sørge for utdanningen og veiledningen av de nye forskertalentene er altfor liten. En dialog mellom departementer, Forskningsrådet og universitetssektoren er påkrevd. Rekruttering Det ligger et betydelig ansvar på universitetene for å sikre at forholdene legges til rette for gode, dynamiske og robuste forskningsmiljøer. Kvalitet i forskning, godt læringsmiljø og relevans for forskningen i forhold til globale utfordringer og norsk verdiskaping er rekrutterende. Det ligger videre et betydelig ansvar på Forskningsrådet for å følge opp når universitetene har bygget opp miljøer som er gode internasjonalt sett. Invester i kvalitetsforskning og bruk fagevalueringene av norsk forskning aktivt. Forskningsrådet må i all hovedsak bevilge phd-stipend til universitetene - slik at prosjekter som innebærer samarbeid med forskningsinstitutter og næringsliv kobles opp mot universitetene, og ikke omvendt. Unge talenter bør få internasjonal erfaring. Ved rekruttering til post.doc. og faste stillinger bør det vektlegges at kandidater har slik erfaring som gir både selvstendighet og kontaktflate. Utenlandsstipend til lovende forskere bør kombineres med insentiver ved retur, dvs et etableringsstipend som gir kontinuitet og muligheter. Dette bør normalt forankres i sterke miljøer og i hht. institusjonenes strategiske planer. Våre toppforskere rekrutterer i stor grad utenlandske phd-studenter og postdoktorer. Dette gir gode impulser til forskningsmiljøene, samtidig krever det betydelig innsats. Forskningsrådet og institusjonene bør gjøre tiltak for at kontakter etableres mhp. slik rekruttering. Spesielt fokus bør settes på rekruttering fra den europeiske arena. Samtidig er det vanskelig å rekruttere internasjonalt til vitenskapelige stillinger, både pga. lønnsnivå og mulighetene kandidatene får for å etablere en større forskningsgruppe. Egnede tiltak vil kreve samfinansiering mellom universitetene og Forskningsrådet. Andre kommentarer? Tverrfaglighet (flerfaglighet) er i mange sammenhenger en styrke og nødvendighet i dagens forskning. Et problemkompleks kan med fordel angripes med ulik bakgrunn, kompetanse og metodologi. Ikke overraskende har flere SFF-sentre et klart tverrfaglig element. Vellykket næringsutvikling har gjerne flerfaglig innslag. Her er det mer å hente. Vi trenger økt vekselvirkning mellom kjemikere og fysikere, ikke bare innen material- og nanoteknologi, men også for å etablere forskning på grenseflater som vil bli viktige i fremtiden, dvs mot molekylærbiologer, farmasøyter, medisinere og informatikere for å bygge morgendagens material- og nanoteknologi. Dette må ikke gå på bekostning av faglig kvalitet da mister tverrfaglige satsinger fort sitt vitenskaplige fotfeste. Utviklingen av bionanoteknologi bør skje gjennom styrking av
grenseflater og teknologioverføring mellom gode disiplinbaserte miljøer. Her har breddeuniversitetene mye å bidra med.