Mjuka material in action - ett RÅC initiativ för att följa snabb dynamik med röntgenfotonkorrlationsspektroskopi

Forskningsprojekt, 2013 – 2015

Mjuka material, eller "soft matter" på engelska, finns överallt tunt om kring oss. viktig del av vår vardag och våra liv i mobiltelefonen, i maten och inte minst i våra kroppar. Till mjuka material räknas polymerer, glas, vätskor, geler, kolloider, lipidmembran och proteiner. Det är polymerbaserade batterier som ger den långa samtalstiden i mobiltelefonen, vi äter bakelser dekorerade med gelatin, och det är membraner byggda av fosfolipider som avgränsar våra celler. För att kunna utveckla nya mjuka material med skräddarsydda egenskaper behöver man ha en förståelse för hur de är uppbyggda och vad atomerna och molekylerna gör i materialet, man behöver förstå strukturen och dynamiken. Men, ett problem är att mjuka material är uppbyggda av byggstenar av väldigt varierande storlek och att rörelserna i materialet är både snabba och långsamma, dvs strukturen och dynamiken spänner över stora längd och tidsskalor. Detta försvårar väsentligt experiment och teoretiska beräkningar. Många tekniker har utvecklats för att kunna studera både struktur och dynamik i fasta material och i vätskor. Ett problem som forskarna ofta har haft att brottas med är att det är svårt att mäta en dynamisk process precis på den skala där själva ursprunget till rörelsen finns. Det här gäller speciellt processor som spänner över stora tidsskalor men som sker på liten skala (nanometrar tex). Här finns många viktiga fenomen i många helt olika fält. Från tex bildning av glas, polymerernas och partiklars rörlighet i smältor och lösningar till långsamma processer i levande materia. En teknik som har stor potential ljusspridning med röntgenljus s.k. X-ray photon correlation spectroscopy, XPCS. Eftersom röntgenljuset kan "se igenom" de allra flesta material ger det oss möjlighet att titta på just den dynamik som sker på den korta skalan, atomens och molekylernas egen längdskala. För att XPCS ska fungera behöver röntgenljuset ha en speciell egenskap, det ska vara så koherent som möjligt. Tre av de mest koherenta röntgenkällorna i världen är synkrotronerna PETRA III i Hamburg och MAX IV som byggs i Lund och den europeiska frielektronlasern XFEL i Hamburg. Vid dessa instrument planeras också instrument för XPCS. I den här ansökan har vi samlat ihop ett team av svenska och tyska forskare för att vidareutveckla metodologi och användning av XPCS på mjuka material. Vi kommer att tillämpa denna utveckling för att studera hur glas bildas och hur partiklar i en vätska växer till och sen växelverkar.

Deltagare

Finansiering

Relaterade styrkeområden och infrastruktur

Hållbar utveckling

Drivkrafter

Materialvetenskap

Styrkeområden

Mer information

Senast uppdaterat