Institutionen för fysik och astronomi

Populärvetenskaplig presentation

Forskning inom fysik sker på alla plan – från det allra minsta till det allra största.

På avdelningen för molekyl- och kondenserade materiens fysik vid institutionen för fysik och astronomi bedrivs forskning kring fyra huvudsakliga områden. Vi utvecklar instrument som använder sig av röntgenljus, vi undersöker hur ljus och materia växelverkar, vi studerar nya funktionella material, samt jobbar med energi- och miljöapplikationer. Stor vikt läggs vid samarbeten över områdesgränserna för att forskningen ska bli så relevant och applicerbar som möjligt. Bilden ovanför illustrerar just hur samtliga av dessa områden är en del av något större, och ett av avdelningens främsta mål är att göra genombrott som vi alla kan relatera till och ha nytta av.

Exempelvis har de funktionella material som vi forskar kring ofta direkta kopplingar till energiproduktion, miljön eller samhället. Det kan handla om magnetiska material för datalagring, vätskedroppar i vår atmosfär eller elektroder för solceller och batterier. De undersökningar vi utför är oftast experimentella och utgår från växelverkan mellan ljus och materia. Genom att titta på de laddade partiklar eller det ljus som sänds ut vid belysning med röntgenljus, med hjälp av våra egenutvecklade instrument, kan vi få viktig information om materialets innehåll och egenskaper. Baserat på denna information kan vi slutligen relatera materialets funktion till dess atomära sammansättning och finna lämpliga användningsområden.

Utvecklingen av röntgenljusbaserade instrument har även som mål att kunna granska atomära processer i realtid. Sådana processer inträffar under mycket korta tidsskalor, exempelvis sker laddningsöverföringar på miljondels miljarddels sekunder (10-15 s) och atomers rörelser sker under pikosekunder (10-12 s), vilket gör dem svåra att studera. Detta möjliggörs dock genom användandet av mycket korta laserpulser, och i framtiden kommer därför de instrument vi utvecklar att kunna producera filmer som detaljerat kartlägger atomdynamiken hos ett material.

Många experimenten utförs i dagsläget i vakuum, det vill säga under mycket lågt tryck. Detta dels för att hålla materialen rena under studierna och dels för att det ibland krävs för att överhuvudtaget kunna göra mätningar. Men då materialen ofta ska användas under normala tryckförhållanden ligger det stort intresse i att kunna genomföra mätningar under högre tryck. Här arbetar vi således aktivt med att även utveckla instrument och metodik som kan överbrygga detta så kallade ”tryckgap”.