Intrasslade neutroner för studiet av mesoskopiska strukturer

Projekttitel: Intrasslade neutroner för studiet av mesoskopiska strukturer
Huvudsökande: Max Wolff, Avdelningen för materialfysik
Medsökande: Sebastian Jaksch, Avdelningen för materialfysik och ESS
Beviljade medel: 15 670 000 SEK för perioden 2026-2029

För att få vetenskaplig kunskap behöver olika längdskalor undersökas. Av vår dagliga erfarenhet är vi vana vid avbildning, vilket är det sätt vårt öga känner av omgivningen. Vid små längdskalor kan diffraktion som utnyttjar våginterferens användas. Inom vetenskap med neutroner finns det ett gap mellan avbildning av objekt och upplösning av strukturella egenskaper med diffraktion i mikrometerområdet. I detta projekt kommer vi att täppa till detta gap genom att utnyttja våg-partikel-dualiteten. Varje enskild neutron interagerar med en ensemble av partiklar i provet, beroende på neutronens koherensvolym. Detta innebär att neutronen kan fungera som ett intrasslingsmedel när den interagerar med till exempel vätejoner. Vi kommer att utnyttja denna typ av beteende och använda detta för att extrahera så mycket information som möjligt om mesoskopiska strukturer. Vi kommer att utveckla interferometriska metoder som utnyttjar neutronens spinn och polarisering och tillämpa detta för att utöka de tillgängliga längdskalorna för spridning med liten vinkel och minska den av mörkfältsavbildning, så att de överlappar.

I projektet kommer vi att tillämpa denna metod på vetenskapliga frågor av hög relevans. Vi kommer att undersöka kvantmaterial (skyrmioner och domänväggar), cellulosa samt vesiklar, som är enkla modellsystem för celler. Alla dessa system kännetecknas av skalor med mellanliggande längd i mikrometerområdet, vilka för närvarande inte är tillgängliga för neutronforskning.

Vidare kommer vi att göra det möjligt för svenska forskare att vara en aktiv del av ESS, nästa generationens neutronkälla, som är byggt upp i Sverige just nu, tidiga vetenskapsprogram genom att delta i driftsättningen av våra nyutvecklade experimentella kapaciteter samt instrumenten ODIN och SKADI. De metoder vi utvecklar bidrar också till kompetensutveckling vid svenska universitet och gör att de bättre kan bidra till ESS.