Kvant nr. 2 fra 2007
Information om bladet
Nyhedsektionen fra dette nummer
Download PDF
Klik på billedet for større version.
Download PDF
Artikler
1. Indhold
Kvant
Indhold
2. Neutroner - Hvad kan de bruges til?
Niels Hessel Andersen, Bente Lebech, Kim Lefmann og Kell
Neutroner - Hvad kan de bruges til?
Neutroner er neutrale partikler, som sammen med protoner og elektroner udgør atomernes grundlæggende byggestene. Deres egenskaber gør dem velegnede til undersøgelser af faste stoffers strukturelle og fysiske egenskaber. I denne artikel redegøres for neutroners egenskaber til spredningsforsøg, herunder deres fordele og ulemper i forhold til røntgenspredning. Vi giver en historisk gennemgang af den danske og internationale udvikling som oplæg til de efterfølgende artikler i dette nummer af KVANT.
Neutroner er neutrale partikler, som sammen med protoner og elektroner udgør atomernes grundlæggende byggestene. Deres egenskaber gør dem velegnede til undersøgelser af faste stoffers strukturelle og fysiske egenskaber. I denne artikel redegøres for neutroners egenskaber til spredningsforsøg, herunder deres fordele og ulemper i forhold til røntgenspredning. Vi giver en historisk gennemgang af den danske og internationale udvikling som oplæg til de efterfølgende artikler i dette nummer af KVANT.
3. Neutroner udfritter nanopartikler
Kim Lefmann, Luise Theil Kuhn, Cathrine Frandsen og Christian R.H. Bahl
Neutroner udfritter nanopartikler
Mange forskere har i de seneste år undersøgt egenskaber af materialer på nanometer-skala med forskelllige eksperimentelle teknikker. I denne artikel vil vi præsentere nogle af de svar vi har fået ved at "spørge" magnetiske nanopartikler om deres egenskaber med neutronspredning.
Mange forskere har i de seneste år undersøgt egenskaber af materialer på nanometer-skala med forskelllige eksperimentelle teknikker. I denne artikel vil vi præsentere nogle af de svar vi har fået ved at "spørge" magnetiske nanopartikler om deres egenskaber med neutronspredning.
4. Hvad sker der når Portland cement blandes med vand?
Axel Nørlund Christensen og Bente Lebech
Hvad sker der når Portland cement blandes med vand?
Portland cement bruges i vid udstrækning i bygningsindustrien. Cementers egenskaber er stærkt afhængige af detaljer i deres sammensætning og reaktion med vand. I denne artikel beskrives, hvordan neutronspredning er blevet brugt til at belyse nogle problemer af stor teknisk relevans for et produkt, der produceres og benyttes i praksis. Undersøgelserne viser, hvorledes man, ved at kombinere neutron- og røntgen diffraktion og anvende substitution af brint med deuterium, kan bestemme atomernes positioner i dette komplicerede materiale.
Portland cement bruges i vid udstrækning i bygningsindustrien. Cementers egenskaber er stærkt afhængige af detaljer i deres sammensætning og reaktion med vand. I denne artikel beskrives, hvordan neutronspredning er blevet brugt til at belyse nogle problemer af stor teknisk relevans for et produkt, der produceres og benyttes i praksis. Undersøgelserne viser, hvorledes man, ved at kombinere neutron- og røntgen diffraktion og anvende substitution af brint med deuterium, kan bestemme atomernes positioner i dette komplicerede materiale.
5. Gæsteatomer forbedrer termoelektriske materialer
Mogens Christensen og Bo B. Iversen
Gæsteatomer forbedrer termoelektriske materialer
Termoelektriske materialer kan konvertere varme til elektrisk strøm uden at forurene. Modsat bevirker en strøm gennem et termoelektrisk modul en nedkøling af modulets ene ende. Modulerne har ingen bevægelige dele, er miniaturiserbare og ekstremt pålidelige i drift. Et kernepunkt i forbedringen af termoelektriske materialer er at minimere varmestrømmen - her kan gæsteatomer i en åben værtstruktur gøre en kæmpe forskel.
Termoelektriske materialer kan konvertere varme til elektrisk strøm uden at forurene. Modsat bevirker en strøm gennem et termoelektrisk modul en nedkøling af modulets ene ende. Modulerne har ingen bevægelige dele, er miniaturiserbare og ekstremt pålidelige i drift. Et kernepunkt i forbedringen af termoelektriske materialer er at minimere varmestrømmen - her kan gæsteatomer i en åben værtstruktur gøre en kæmpe forskel.
6. Hvorfor findes der høj-temperatur superledning?
Kim Lefmann, Niels Hessel Andersen og Per Hedegård
Hvorfor findes der høj-temperatur superledning?
Superledning er et fascinerende fænomen, hvor et materiale pludseligt mister al elektrisk modstand. De mest spektakulære materialer er høj-temperatur superlederne, som egentlig burde være magnetiske isolatorer. Tusindvis af forskere har i de seneste to årtier forsøgt at aflure disse stoffer deres hemmelighed, men problemet er stadig langt fra løst. Vi vil her fortælle lidt om, hvad man ved og ikke ved om disse gådefulde materialer; især hvad eksperimenter med neutronspredning kan fortælle om sammenhængen mellem magnetisme og superledning.
Superledning er et fascinerende fænomen, hvor et materiale pludseligt mister al elektrisk modstand. De mest spektakulære materialer er høj-temperatur superlederne, som egentlig burde være magnetiske isolatorer. Tusindvis af forskere har i de seneste to årtier forsøgt at aflure disse stoffer deres hemmelighed, men problemet er stadig langt fra løst. Vi vil her fortælle lidt om, hvad man ved og ikke ved om disse gådefulde materialer; især hvad eksperimenter med neutronspredning kan fortælle om sammenhængen mellem magnetisme og superledning.
7. Kvantemagnetisme - en underlig fisk
Niels Bech Christensen og Henrik M. Rønnow
Kvantemagnetisme - en underlig fisk
De skabninger, der bebor de dybe verdenshave, er væsensforskellige fra dem fiskehandleren sælger. De ekstreme betingelser, der hersker i 10 kilometers dybde kræver andre overlevelsesstrategier, end dem de lettere tilgængelige overfladefisk anvender. Inden for magnetisme kan ekstreme betingelser - nærmere beskrevet nedenfor - tilsvarende give anledning til fænomener, der adskiller sig kraftigt fra den klassiske ferromagnetisme, der blandt andet tillader os at sætte huskesedlen fast på køleskabsdøren. Man taler løst om kvantemagnetisme. I denne artikel vil vi kort introducere nogle af de fisk, man kan fange, hvis man smider fiskesnøren i det kvantemagnetiske hav.
De skabninger, der bebor de dybe verdenshave, er væsensforskellige fra dem fiskehandleren sælger. De ekstreme betingelser, der hersker i 10 kilometers dybde kræver andre overlevelsesstrategier, end dem de lettere tilgængelige overfladefisk anvender. Inden for magnetisme kan ekstreme betingelser - nærmere beskrevet nedenfor - tilsvarende give anledning til fænomener, der adskiller sig kraftigt fra den klassiske ferromagnetisme, der blandt andet tillader os at sætte huskesedlen fast på køleskabsdøren. Man taler løst om kvantemagnetisme. I denne artikel vil vi kort introducere nogle af de fisk, man kan fange, hvis man smider fiskesnøren i det kvantemagnetiske hav.
8. CV på WC
Mogens Esrom Larsen
CV på WC
Enhver Gerning om end nok saa dagligdags, vil altid kunne afvindes en vis Interesse eller drives til en vis Fuldkommenhed;... Fra Frøken Jensens Kogebog, Forordet, kaldet "Husførelsen" (7. Oplag, 1902).
Enhver Gerning om end nok saa dagligdags, vil altid kunne afvindes en vis Interesse eller drives til en vis Fuldkommenhed;... Fra Frøken Jensens Kogebog, Forordet, kaldet "Husførelsen" (7. Oplag, 1902).
9. Kvantetornadoer i superledere studeret med neutroner
Asger B. Abrahamsen
Kvantetornadoer i superledere studeret med neutroner
Et fundamentalt spørgsmål er, hvordan periodiske gitre påvirkes af punkt-uorden, og vortexgitteret i superledere er et interessant modelsystem, da gitteret består af rørformede superstrømhvirvler, som man kan ændre tætheden af ved at ændre det påtrykte magnetfelt. Urenheder eller defekter i en superlederkrystal har tendens til at uordne vortexgitteret. Vi vil her illustrere hvordan det medfører forskellige glasfaser, som kan studeres med småvinkelneutronspredning. Fastholdelse af vortexgitteret på defekter har stor teknologisk betydning, da vortexlinier ellers bevæger sig under påvirkning af en strøm og giver anledning til tab, hvormed superlederen får en endelig elektrisk modstand. En teoretisk forudsigelse af, at den spredte neutron intensitet i Bragg glasfasen skal aftage, som en potensfunktion med afvigelsen fra optimal spredningsbetingelse, er blevet bekræftet eksperimentelt.
Et fundamentalt spørgsmål er, hvordan periodiske gitre påvirkes af punkt-uorden, og vortexgitteret i superledere er et interessant modelsystem, da gitteret består af rørformede superstrømhvirvler, som man kan ændre tætheden af ved at ændre det påtrykte magnetfelt. Urenheder eller defekter i en superlederkrystal har tendens til at uordne vortexgitteret. Vi vil her illustrere hvordan det medfører forskellige glasfaser, som kan studeres med småvinkelneutronspredning. Fastholdelse af vortexgitteret på defekter har stor teknologisk betydning, da vortexlinier ellers bevæger sig under påvirkning af en strøm og giver anledning til tab, hvormed superlederen får en endelig elektrisk modstand. En teoretisk forudsigelse af, at den spredte neutron intensitet i Bragg glasfasen skal aftage, som en potensfunktion med afvigelsen fra optimal spredningsbetingelse, er blevet bekræftet eksperimentelt.
10. Neutroner og polymerer - Nanoteknologi
Martin E. Vigild og Kell Mortensen
Neutroner og polymerer - Nanoteknologi
Polymerer består af lange, kædeformede molekyler opbygget af et stort antal mindre molekyler, monomerer. Polymerer kan fremstilles, så de spontant selv-organiserer i domæner, der danner ordnede krystal-lignende strukturer med gitterlængde i nanometer-området. Småvinkel neutronspredning er blandt de væsentligste teknikker, som anvendes til at studere og forstå disse materialer.
Polymerer består af lange, kædeformede molekyler opbygget af et stort antal mindre molekyler, monomerer. Polymerer kan fremstilles, så de spontant selv-organiserer i domæner, der danner ordnede krystal-lignende strukturer med gitterlængde i nanometer-området. Småvinkel neutronspredning er blandt de væsentligste teknikker, som anvendes til at studere og forstå disse materialer.
11. Bløde materialer studeret med småvinkelspredning
Kell Mortensen og Jan Skov Pedersen
Bløde materialer studeret med småvinkelspredning
Småvinkelspredning af røntgen- (SAXS) og neutronstråling (SANS) er blandt de væsentligste teknikker til eksperimentelle strukturelle studier af bløde materialer, såsom polymerer, biomolekyler og kolloider. De typiske dimensioner, som kan undersøges med SAXS og SANS er fra 10 til 1000 Å, det vil sige indenfor nanometer skalaområdet. SAXS og SANS kan derimod ikke give information på atomar længdeskala.
Småvinkelspredning af røntgen- (SAXS) og neutronstråling (SANS) er blandt de væsentligste teknikker til eksperimentelle strukturelle studier af bløde materialer, såsom polymerer, biomolekyler og kolloider. De typiske dimensioner, som kan undersøges med SAXS og SANS er fra 10 til 1000 Å, det vil sige indenfor nanometer skalaområdet. SAXS og SANS kan derimod ikke give information på atomar længdeskala.
12. Neutron- og Røntgenanalyse af drug delivery partikler
Lise Arleth
Neutron- og Røntgenanalyse af drug delivery partikler
Hvis medicin kunne indgives kontrolleret i de organer, hvor der er brug for den, og på en måde så den ikke samtidig bliver spredt ud i de raske organer, ville det være muligt at behandle en lang række sygdomme bedre og med færre bivirkninger. Der eksisterer f.eks. adskillige cellegifte, som har stort potentiale i forhold til kræftbehandling, men som man ikke tør bruge i praksis, fordi de har for store bivirkninger i de raske organer. Der forskes derfor intensivt i såkaldte "drug delivery" systemer. Det ideelle drug delivery system kan for eksempel være en lille kapsel, der holder medicinen indkapslet, så længe kapslen bevæger sig rundt i blodbanerne, og først lukker medicinen ud når den er kommet hen til den del af kroppen, hvor den skal virke. Denne artikel beskriver, hvordan en kombination af neutron- og røntgenstråling kan benyttes, når sådanne partikler skal udvikles.
Hvis medicin kunne indgives kontrolleret i de organer, hvor der er brug for den, og på en måde så den ikke samtidig bliver spredt ud i de raske organer, ville det være muligt at behandle en lang række sygdomme bedre og med færre bivirkninger. Der eksisterer f.eks. adskillige cellegifte, som har stort potentiale i forhold til kræftbehandling, men som man ikke tør bruge i praksis, fordi de har for store bivirkninger i de raske organer. Der forskes derfor intensivt i såkaldte "drug delivery" systemer. Det ideelle drug delivery system kan for eksempel være en lille kapsel, der holder medicinen indkapslet, så længe kapslen bevæger sig rundt i blodbanerne, og først lukker medicinen ud når den er kommet hen til den del af kroppen, hvor den skal virke. Denne artikel beskriver, hvordan en kombination af neutron- og røntgenstråling kan benyttes, når sådanne partikler skal udvikles.
13. Neutronrefleksioner
Beate Klösgen og Kaspar Hewitt Klenø
Neutronrefleksioner
"Olie er vandafvisende": de farverige overflader på vandpytter, giver synligt bevis for dette dagligdags fænomen. På samme måde kan stråler af neutroner, i stedet for lysstråler, bruges til at undersøge egenskaberne af meget tynde overfladelag. I det følgende vil vi fortælle om princippet ved neutronrefleksioner, og give eksempler på deres anvendelse.
"Olie er vandafvisende": de farverige overflader på vandpytter, giver synligt bevis for dette dagligdags fænomen. På samme måde kan stråler af neutroner, i stedet for lysstråler, bruges til at undersøge egenskaberne af meget tynde overfladelag. I det følgende vil vi fortælle om princippet ved neutronrefleksioner, og give eksempler på deres anvendelse.
14. Nedbremsning af neutroner - breddeopgave 27 med kommentar
Jens Højgaard Jensen
Nedbremsning af neutroner - breddeopgave 27 med kommentar
Mit formål med artikelserien om breddeopgaver er - udover at gøre opmærksom på RUCs fysikuddannelse - dobbelt: Dels udvælger jeg opgaverne, så de kan have interesse som fysikproblemer i egen ret. Dels udvælger jeg dem med henblik på at kunne knytte didaktiske overvejelser til dem af interesse for fysikundervisere. I første omgang i forhold til universitetsundervisning. Men i anden omgang kunne der måske også trækkes paralleller til andre undervisningsniveauer.
Mit formål med artikelserien om breddeopgaver er - udover at gøre opmærksom på RUCs fysikuddannelse - dobbelt: Dels udvælger jeg opgaverne, så de kan have interesse som fysikproblemer i egen ret. Dels udvælger jeg dem med henblik på at kunne knytte didaktiske overvejelser til dem af interesse for fysikundervisere. I første omgang i forhold til universitetsundervisning. Men i anden omgang kunne der måske også trækkes paralleller til andre undervisningsniveauer.
15. Aktuelle bøger
Finn Berg Rasmussen og Michael Cramer Andersen
Aktuelle bøger
Omtale af aktuelle bøger. Tycho Brahes verden. Om bevidsthed og kosmologiske principper.
Omtale af aktuelle bøger. Tycho Brahes verden. Om bevidsthed og kosmologiske principper.
16. Bohrs samlede værker - komplette
Michael Cramer Andersen
Bohrs samlede værker - komplette
Udgivelsen af Niels Bohrs samlede værker, har nået en afslutning efter 35 års arbejde under forskellige redaktører.
Udgivelsen af Niels Bohrs samlede værker, har nået en afslutning efter 35 års arbejde under forskellige redaktører.
