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.

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.

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.

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.

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.

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.

Magnetiske materialer har på adskillige måder spillet en afgørende rolle for udviklingen af vores civilisation. I århundreder var kompasset en vigtig forudsætning for udforskningen af jordkloden, og H.C. Ørsteds opdagelse af elektromagnetismen i 1820 dannede basis for produktion og anvendelse af elektricitet i stor skala. Båndoptageren, der blev opfundet af Valdemar Poulsen i 1900, var det første eksempel på magnetisk datalagring, og hans opfindelse blev essentiel for udviklingen af den moderne computerteknologi, som har ført til fundamentale ændringer af samfundet. Denne udvikling ville være utænkelig uden magnetiske materialer, fordi teknologien er baseret på datalagring i magnetiske nanopartikler, d.v.s. magnetiske partikler med dimensioner på nanometerskala. Magnetiske nanopartikler har desuden anvendelser i adskillige andre former for moderne teknologi, og de spiller også på flere måder en væsentlig rolle i naturen [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.

Denne artikel omhandler brug af mikroprocessorer i fysikundervisningen. Den vil kort omtale mikroprocessorens kodning og herefter sensorer og deres anvendelse. Til sidst vil der blive givet lidt inspiration til brug af mikroprocessoren i undervisningen. Det er ikke selve mikroprocessoren, der vil blive omtalt i denne artikel, men mere evalueringsboardet Arduino med en mikroprocessor på.

Kun fire grundlæggende naturkræfter styrer alle fænomener og hændelser i Universet ifølge den gængse opfattelse af naturen. Men kan vi nu være sikre på det? Svaret er måske.