Institutionen för fysik och astronomi

Mol D-Struct – Molekylär Dynamik & Struktur

Vi är en grupp inom avdelningen för molekyl- och kondenserade materiens fysik som inriktar oss mot forskning på struktur och dynamik hos molekylära system. Vi använder främst röntgenstrålning från såväl synkrotronkällor som fri-elektronlasrar för att undersöka materia på atomär nivå.

Gruppen består av forskare med varierande bakgrunder som är involverade i en rad olika projekt. För att få en djupare inblick i vår forskning kan du läsa igenom våra publicerade artiklar. Vi erbjuder också studenter möjligheten att genomföra sina projektarbeten hos oss. 

Medarbetare

Gruppen består för närvarande av följande personer:

Carl Caleman
Doktor i molekylär biofysik från Uppsala Universitet 2007.

Nicusor Timneanu
Doktor i teoretisk partikelfysik 2002. Docent i molekylär biofysik 2009.

Davide Ragazzon (postdok)
Doktor i fysik från Uppsala Universitet 2014.

Olof Jönsson (doktorand)
Civilingenjör i molekylär bioteknik från Uppsala Universitet, Licentiat i biofysik från Uppsala Universitet 2016.

Clara Saak (doktorand)
Master i kemi från ETH 2014.

Christofer Östlin (doktorand)
Civilingenjör i molekylär bioteknik samt kandidat i matematik från Uppsala Universitet 2014.

Tidigare medarbetare

Corina Valtl - kandidatprojekt
Delphine Wenger - masterprojekt
Martin Barry - studentprojekt
Mathieu Moog - studentprojekt
Sofiane Schaak - studentprojekt

Forskning

En viktig del av vår forskning fokuserar kring röntgenfrielektronlasrar som är nya ljuskällor som ger extremt intensiva (1012 fotoner) och ultrakorta (10-100 fs) röntgenpulser. Dessa unika egenskaper öppnar upp nya möjligheter för att undersöka strukturer hos biomolekyler med atomär upplösning, med hjälp av en teknik som kallas diffraktion före destruktion. Vi studerar strålskada och icke-termisk uppvärmning som induceras av röntgenfrielektronlasrar i biologiska prover.

Vi använder molekyldynamik och kvantkemiska simuleringar för studier av den ultrasnabba elektrondynamiken i biomolekyler. Vi är också intresserade av atomdynamik, studerar molekylorientering med hjälp av laserfält, samt orientering in silico av biomolekyler efter exponering för en frielektronlaserpuls. Dessutom jobbar vi med utveckling av kraftfält till molekyldynamiksimuleringar.

I nära anslutning till experiment undersöker vi vätskeytor med synkrotronstrålning samt genom molekyldynamiksimuleringar. Vi studerar solvatiseringsegenskaperna för inorganiska salter nära vatten/ånga-gränsytan.

Kandidat- och masterprojekt

Vi erbjuder studenter på såväl kandidat- som masternivå möjligheten att genomföra sina projektarbeten hos oss. Detta är ett utmärkt sätt att knyta akademiska kontakter och samtidigt få en inblick i forskarvärlden. Nedan följer en lista över aktuella förslag på projektarbeten. Ta också en titt på våra publicerade examensarbeten

Molekyldynamiksimuleringar av proteinmolekyler i laserfält

En simuleringsstudie över hur den nativa atomstrukturen hos ett protein påverkas är den utsätts för ett laserfält. Lasrar används som optiska pincetter ("optical tweezers") och den här studien ämnar att förstå hur det elektriska fältet, laserfältet, faktiskt påverkar proteinstrukturen. Det här projektet kommer också att innefatta att lära sig hantera molekyldynamikprogrammet GROMACS.

Validerande av vattenmodeller för molekylär modellering

I molekylär modellering är vatten ofta närvarande på ett eller annat sätt. Det existerar över 50 olika vattenmodeller som forskare använder när de modellerar olika fenomen. Det här projektet handlar om att jämföra de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos en delmängd av alla tillgängliga modeller för att avgöra vilken modell som är bra för vad. Projektet kommer att innefatta att lära sig hantera molekyldynamikprogrammet GROMACS samt att lära sig utvärdera simuleringar.

Atomära modeller för energetiska material

Molekyldynamik (MD) har utvecklats till en väletablerad beräkningsmetod som med adekvata kraftfält har visat sig kunna förutsäga viktiga egenskaper för en rad olika materialtyper. Inom forskning relaterad till rymd- och försvarsforskning finns ett behov av att optimera olika materialegenskaper; sprängämnen och krut med låg stöt- och temperaturkänslighet, förbättrade bränslen för rymdfarkoster eller polymerer skräddarsydda för diverse tillämpningar. I detta arbete kommer någon av MD-programmen GROMACS eller LAMMPS att användas för att utvärdera lämpligt kraftfält i syfte att förutsäga ett antal grundläggande fysikaliska egenskaper för några utvalda material. Arbetet utförs i samarbete med FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut.

Stötvågor i material inducerad av röntgenlaser

Röntgenlasrar är en ny typ av lasrar som producerar extremt korta och starka röntgenpulser. I detta projekt kommer att du att använda datorsimuleringar för att studera hur stötvågor kan skapas i ett material (t.ex. metall) när det träffas av en fokuserad laserstråle och övergår till plasma. Detta kommer att hjälpa oss förstå hur materialstrukturen påverkas och hur en sådan extrem process kan kontrolleras.

Experimentell studie och simulering av vätskeytor

Egenskaperna hos vätskeytor och gränssnitt skiljer sig fundamentalt från de hos bulken. Det är därför viktigt att förstå beteendet hos lösningar i närheten av ett sådant gränssnitt. Två kraftfulla verktyg för att studera dessa system är fotoelektronspektroskopi och simuleringar med hjälp av molekyldynamik (MD). I detta projekt skulle du studera vattenlösningar innehållande olika lösta ämnen (t ex små molekyler och joner) med hjälp av vår egna experimentuppställningar såväl som med synkrotronkällor. Vår uppställning kombinerar en vätskestråle med en halvsfärisk fotoelektronanalysator, som tillåter oss att selektivt observera vätskans gränsyta och kan också modifieras för att studera aerosoler. De experimentella resultaten skulle stödjas av MD-simuleringar, vilket är avgörande om man vill förstå mekanismerna bakom den observerade experimentella effekten.

Publikationer

Gruppens forskningsresultat har genom åren publicerats i en mängd olika vetenskapliga tidskrifter, ofta i samarbete med andra forskarlag världen över. Du hittar dessa genom att följa länkarna nedan.

Artiklar ordnade efter publiceringsår
(öppnas i nytt fönster)
2016 | 20152014 | 2013 | 2012 | 2011 | 2010 | Tidigare

Se alla publikationer