Institutionen för fysik och astronomi

Studentprojekt

Här finner du några föreslagna projekt. För vidare information, vänligen kontakta personerna ansvariga för respektive projekt. Kolla gärna den engleska sidan för flera projekt med beskrivning på engelska.


Design samt konstruktion och implementation av en XUV spektrometer för karakterisering och optimiering av övertonsgeneration

Abstract
I detta projekt kommer du att ansvara för design samt konstruktion av en gitterbaserad spektrometer i XUV området. Du kommer att utvärdera ett par olika design-förslag, baserat på din utvärdering kommer du att köpa in delar som krävs för att konstruera spektrometern. Med hjälp av oss kommer du sedan att implementera din lösning i vår existerande experimentuppställning.

Kontakt
Joachim Terschlüsen
Johan Söderström


Implementation samt första tester av en experimentkammare för ultrahögt vakuum (UHV)

Abstract
Du kommer att ansvara för att en (redan existerande) experimentkammare för studier av rena ytor är fullt fungerande. Du kommer att arbeta mycket med experimentell utrustning, speciellt för UHV experiment, där du kommer att lära dig om de ingående komponenterna, dess funktion och olika kritiska parametrar. När kammaren väl fungerar för UHV experiment så kommer du att göra de första mätningarna med den vid vår nya fotonkälla HELIOS.

Kontakt
Joachim Terschlüsen
Johan Söderström
Anders Sandell


Molekyldynamiksimuleringar av proteinmolekyler i laserfält

Abstract
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.

Kontakt
Carl Caleman


Atmosfärvetenskap hos vattenhaltiga ytor

Abstract
Effekterna av atmosfäriska aerosoler anses av IPCC vara en nyckelkomponent till den föreliggande osäkerheten i klimatförändringsprognoser. Ytan är viktig för aerosoler på grund av deras minimala storlek, men yteffekter has inte hänsyn till alls i nuvarande klimatmodeller. Vi studerar ytsammansättning och differentiering av vattenhaltiga aerosol-modellsystem hos aerosoler med synkrotronstrålning, och målet är att erhålla kvalitativa och kvantitativa resultat som kan användas i atmosfärisk modellering.

Kontakt
Olle Björneholm


Validerande av vattenmodeller för molekylär modellering

Abstract
I molekylär modellering är vatten är 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.

Kontakt
Carl Caleman


RF-filtrering och impedansmatchning för elektronlinser använda vid flygtidsspektroskopi

Abstract
Vi vill omvandla ett vetenskapligt instrument som fungerar bra med korta röntgenpulser med en repetitionshastighet på 1.25 MHz till ett instrument som kan hantera belastningen från en röntgenkälla med avsevärt högre repetitionshastighet och med enstaka pulser på 1.25 MHz. Om du vill vara delaktig i den här utvecklingen (där de första resultaten redan har erhållits) ska du vara redo att, tillsammans med oss, utveckla, bygga och testa anordningar som minimerar RF-störningar orsakade av oscillerande elektriska fält i vårt instrument.

Kontakt
Torsten Leitner
Andreas Lindblad


Stötvågor i material inducerad av röntgenlaser

Abstract
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 förvandlas till plasma. Detta kommer att hjälpa oss förstå hur materialstrukturen påverkas och hur en sådan extrem process kan kontrolleras.

Kontakt
Nicusor Timneanu


Atomära modeller för energetiska material

Abstract
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.

Kontakt
Carl Caleman


Experimentell studie och simulering av vätskeytor

Abstract
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.

Kontakt
Clara Saak
Olle Björneholm
Carl Caleman


Nanoscale Device Physics

Overall theme
Device physics forms the foundation for modern day electronic marvels. Understanding the charge and spin transport, their manipulation in new functional materials is key to the future electronic devices, energy and sensing applications. Nanoscale device Physics is an exciting area of research, where we fabricate nanoscale devices with innovative designs, through state-of-the-art nanofabrication techniques in cleanroom and perform charge/spin transport experiments to uncover the prospect of novel materials and their devices for future applications. The following is a brief outline of the current projects.

Novel graphene spintronic devices
Experimentally realized in 2004, graphene, a one atom thick crystal of carbon atoms placed in a honeycomb lattice, is a material with superlative properties and holds promise for next generation electronics. Spin of electrons, a quantum mechanical property, is responsible for magnetism in solids and forms the basis for an evolving field called ‘Spintronics’. Most successful existing applications of spintronics are the high capacity memory storage devices such as hard disks and MRAM. Research in spintronics is a way for future low power, faster electronic devices. Graphene is prime to spintronics, because it is the best known material for transporting spin information of electrons over long distances. It is anticipated to play a major role in the future of spin based devices in electronics. In this project, our aim is to investigate new spintronic devices of graphene with an aim to enhance their performance with novel device schemes like graphene devices on new substrates that have never been explored before.

Charge and spin transport in new 2D crystals
Two dimensional crystals (2D) are a new class of materials which show special properties for their confined geometry. These crystals are like atomic planes pulled out of bulk crystals having layered structure (stacks of 2D crystals). Graphene, an atomically thin semi-metal is one such crystal that is widely studied and reported in the last decade. In addition, there are semiconducting crystals such as MoS2, WS2, Black Phosphorus which are promising for future transistors, insulating crystals such as h-BN, Fluorographene promising for substrates and tunnel barrier applications, and there are other crystals with exotic properties like topological insulators such as Bi2Se3, Bi2Te3 etc. The number of materials in 2D crystal library is increasing continuously, making the field a lot to be explored. In this project, going beyond the existing crystals, we will investigate the charge and spin transport in new/emerging 2D crystals that show long term promise for applications in nanoelectronic and spintronics.

Magnetic domain wall based devices
A magnetic domain wall separates two domains (regions in space having different directions of magnetic moment) of magnetization in a magnetic material. In the past decade a significant understanding has been developed about the manipulation of domain walls using charge or spin current and their prospect for memory and logic applications. It is now possible to engineer magnetic nanostructures with specific magnetic orientation and domain walls, which can be further manipulated by external magnetic, electrical or optical stimulus. In spite of previous developments, there is plenty of room for new developments that can form the basis for newer technologies. In this project, our aim would be to engineer magnetic nanowires with domain walls, image the domain walls using Magnetic force microscopy and manipulate them using charge and pure spin currents. The nanowires will be fabricated using the state of the art e-beam lithography technique at the Ångström Microstructure Laboratory, which will be followed by the said experiments. In the next step such magnetic structures will be integrated with non-magnetic spin current carriers such as aluminum or graphene nanowires in pursuit of novel spintronic devices.

Contact
Venkata Kamalakar