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.

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.

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.

Farvestofsolcellen, kendt som Dye-sensitized Solar Cell, DSC, er en relativ ny type solcelle, der kan fremstilles af billige materialer, og som på nuværende tidspunkt yder en effektivitet på 11 % i laboratorieforsøg [1]. Farvestof solcellen blev udviklet af B. O'Reagan og M. Grätzel og blev beskrevet for første gang i 1991 i tidsskriftet Nature [2]. Siden da har adskillige forskere og udviklere arbejdet intenst for at opnå en dybdegående forståelse af virkemåden af denne moderne solcelle. I denne artikel skal vi se lidt på hvad farvestofsolceller kan bruges til, og vi skal se på hvordan man kan modellere solceller ved ækvivalente elektriske kredsløb.

Nobelprisen i fysik blev i 2010 tildelt Andre Geim og Konstantin Novoselov 'for banebrydende eksperimenter med det todimensionale materiale grafén' [1]. Med fremstillingen af grafén er det for første gang og mod al forventning bevist, at todimensionale krystaller kan eksistere. Graféns egenskaber er i overensstemmelse med teoretiske forudsigelser. Opdagelsen har ført til syntetisering af andre todimensionale krystaller og til drømme om et hav af anvendelser.

European Spallation Source (ESS) bliver en fælles-Europæisk forskningsfacilitet til undersøgelse af materialer ved hjælp af spredning af langsomme neutroner. Den vil blive meget (10-100 gange) mere effektiv end tilsvarende anlæg i Europa, Japan (J-PARC) og USA (SNS). Den vil derfor blive verdens førende neutronfacilitet, som kan ventes brugt af 2000-4000 forskere hvert år inden for mange discipliner af teknik og naturvidenskab. En tegning af ESS faciliteten er vist på Figur 1.

Meget stærke elektriske felter kan opstå i film af tilsyneladende helt almindelige kemikalier såsom dinitrogenoxid og propan. Vi vil her beskrive, hvordan opdagelsen af dette uventede fænomen fandt sted, og hvordan vi forsøger at forstå egenskaberne ved denne nye klasse af spontant polariserede materialer.

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.

De fleste er klar over, at guld er ædelt, og nogle er måske også klar over at dette skyldes at guldoverflader ikke indgår i kemiske reaktioner med molekyler fra luften. I denne artikel undersøger vi de kvantemekaniske årsager til dette fænomen. Det viser sig, at metallers kvantemekaniske egenskaber er utroligt svære at udregne i praksis, og derfor må vi bruge både den snedige beregningsmetode 'tæthedsfunktionalteori' (DFT) og supercomputere for at nå frem til en konklusion. partikler.

Nobelprisen i fysik 2014 blev givet for opfindelsen af en ny energieffektiv og miljøvenlig lyskilde - den blå lysdiode. De tre japanere Isamu Akasaki, Hiroshi Amano og Shuji Nakamura belønnes for deres forskningsmæssige gennembrud, i starten af 1990'erne, et gennembrud der muliggør det lysteknologiske paradigmeskifte, som vi, i disse år drager nytte af. LED er baseret på den blå lysdiode, og allerede nu ser vi at LED-belysning vinder hastigt frem i boligen, på kontoret og i udendørsbelysningen. LED bliver den altdominerende lysteknologi i fremtiden, og i denne artikel beskrives teknologien bag de blå lysdioder, og hvordan nobelprisvindernes forskning har revolutioneret lysvidenskaben.

Denne artikel beskriver vores bachelorprojekt, hvor vi arbejdede med at lave kobbernanotråde, som kan bruges til at danne en bakteriedræbende overflade, samt at lave lange, ensformige kulstofnanorør. Disse nanorør vil efterfølgende kunne fyldes med metaller eller halvledende stoffer. Begge materialestrukturer vil have stor praktisk anvendelse, hvis der findes en stabil metode til deres dannelse, som kan skaleres op i så stor en målestok, at det giver mening i industriel sammenhæng.