Röntgenfysik

Vår forskning

Avdelningen är erkänt världsledande i utvecklingen av röntgenbaserade spektroskopiska tekniker som blivit framstegsdrivande inom studiet av egenskaper och processer på atomära tids- och längdskalor – femtosekunder och Ångström. Vi studerar atomer, molekyler och kondenserad materia – speciellt: kemiska och biologiska system, material och ytor och gränsskikt mellan dessa med tillämpningar för miljö, energi och ny avancerad teknik.

Vision

Forskning på växelverkan mellan ljus och materia på atomär nivå för förståelse och kontroll över elektroniska egenskaper hos molekyler och vätskor samt för nya funktionella material.

Kemisk och biomolekylär fysik

I programmet Kemisk och biomolekylär fysik använder vi ljus från synkrotroner, lasrar, HHG-källor och röntgenfrielektronlasrar för att studera de fundamentala egenskaperna hos molekyler och vätskor. Vi undersöker dynamik och struktur hos fri-atomära och molekylära system, kluster, vätskeytor samt biologiska prover.

Energimateriens fysik

I programmet Energimaterialens fysik karaktäriserar vi funktionella material på en atomär nivå. Vårt mål är att sammankoppla diverse aspekter hos funktionella material med specifika grundämnen, kemiska miljöer och svarstidsskalor. Detta kommer att ge oss möjligheten att designa material med önskvärda egenskaper.

Röntgenbaserade metoder

I båda forskningsprogrammen utvecklar vi och använder röntgenbaserade metoder för att förstå elektronisk struktur på atomär nivå. En viktig del av forskningsinsatserna är utvecklingen av toppmoderna instrumentella tekniker jämte utröningen av de olika vetenskapliga frågeställningarna.

Vetenskaplig strategi

Atomstruktur och elektrondynamik avgör egenskaperna hos materia och definierar förutsättningarna för fysikaliska (optiska, elektriska, magnetiska) och kemiska processer. En grundläggande förståelse för – och slutligen kontroll av – sambanden mellan atomstruktur och elektrondynamik är därför en nödvändig förutsättning för kunskapsbaserad design av nya funktionella material. Sådan förståelse kräver studier av växelverkan mellan fotoner och elektroner i atomer, molekyler och kondenserad materia inom dess naturliga längd- och tidsskalor (Ångström respektive atto/femtosekunder) under verkliga förhållanden.

Röntgenbaserade metoder är centrala här eftersom de möjliggör studier av interaktionen mellan fotoner och elektroner på atomnivå. Den kraftiga utvecklingen inom detta område utlovar även nya möjligheter för rums- och tidsupplösning. För att kunna utnyttja dessa egenskaper och utöka den fundamentala förståelsen för hur nya högpresterande funktionella material ska designas krävs också att de förhållanden som är essentiella för funktionen kontrolleras. Detta förutsätter detaljerad kunskap inom specifika forskningsområden. Därför behövs olika typer av metodutveckling, en mer spektroskopibaserad och en mer systembaserad. Unikt för vår nuvarande forskningsplan är att vi är världsledande inom båda dessa områden. Vi kommer därför att kunna effektivt tillgodogöra oss de nya utvecklingarna för våra planerade studier inom molekyl- och kondenserade materiens fysik, samtidigt som vi vidare stärker den interdisciplinära forskningen vid Uppsala universitet.