Forskning vid centrum för fotonvetenskap
Det finns många användare av fotonvetenskap vid Uppsala universitet. Nedan finns en ofullständig lista över vår fotonvetenskapsrelaterade forskning.
Fysik
Forskning om ljus-materia interaktioner på atomär nivå för förståelse och kontroll av elektroniska egenskaper för molekyler och vätskor, inklusive struktur och dynamik hos biomolekylära system, och miljömolekylär vetenskap, samt nya funktionella material för t.ex. solceller, batterier, fotokatalys och magnetism. Ledande i utvecklingen av röntgenbaserad metodik.
Ingenjörsvetenskap
Utför forskning om magnetiska material, optiska material, material för energieffektivitet och miljötillämpningar, medicinsk teknik och biomaterial. Vi använder röntgendiffraktion, röntgenreflektivitet, Magneto-optisk Kerr-effekt, in situ och operando Raman och FTIR-spektroskopi, ellipsometri och UV-Vis-NIR-IR-spektrofotometri. Synkrotronbaserat arbete involverar röntgenmagnetisk cirkulär dikroism, röntgenabsorption och emissionsspektroskopier. Framtida planer involverar XMCD-PEEM, synkrotronbaserad avbildning och spektroskopi i nanoskala, in situ och nära omgivnings-PES och elektroniska strukturstudier av korrelerade och fotokänsliga material.
Utför forskning om material för tribologiska och optiska tillämpningar, medicinsk teknik och biomaterial. Vi använder röntgendiffraktion, Raman- och FTIR-spektroskopi och UV-Vis-NIR-IR-spektroskopi. Synkrotronbaserat arbete involverar t.ex. Röntgentomografi, och små- och vidvinkelröntgenspridning, och planerat arbete inkluderar röntgenkristallografi. På divisionen har vi en unik avstämbar kvantkaskadlaser (QCL) setup som täcker 2000 cm-1 till 1000 cm-1 vågnummerregionen lämplig för molekylär spektroskopi. Aktuell forskning är inriktad på att använda vår QCL-uppställning tillsammans med mikrotillverkade vågledare som realiserar ultrakänslig evanescent våg-mid-IR-spektroskopi av proteiner och organiska molekyler.
Utför forskning om solcellsmaterial och apparater, baserade på kalkogenider för högeffektiva solceller och moduler. Avdelningen utför både syntes av materialen och enheterna samt djupanalys. Bland de fotoniska metoderna använder vi röntgendiffraktion, röntgenreflektivitet, Raman, UV-Vis och Glow Discharge optisk emissionsspektroskopi, emissionskvantumutbyte, kvanteffektivitet, opartisk och med ljus- och/eller spänningsförspänning. Bland det synkrotronbaserade arbetet kan nämnas mjuk- och hårdröntgenspektroskopi. Avdelningen har en dedikerad forskare på synkrotronbaserade metoder och PES är en del av både nuvarande och framtida viktiga karakteriseringsmetoder. Analysen kompletteras med densitetsfunktionsteori.
Biologi
Strukturbiologi
Forskning om struktur och funktion hos makromolekyler och makromolekylära komplex med röntgenkristallografi som huvudteknik och småvinklar röntgenspridning som komplement. Biologiska områden av intresse inkluderar enzymer, läkemedelsdesign, protein-nukleinsyrakomplex, chaperone-assisterad vikning, aggregering och montering och antibiotikaresistens.
Molekylär biofysik
Producerade det vetenskapliga fallet inom bildbehandling som garanterade finansiering för de första röntgenfria elektronlasrarna (LCLS och Europeiska XFEL). Laboratoriet tillhandahåller personal och bidrag i natura för konstruktionen och driften av den europeiska XFEL och den europeiska extremljusinfrastrukturen, och är medlemmar i fyra användarkonsortier på European XFEL.
Organismisk biologi
Faskontrastsynkrotronmikrotomografi (PPC-SRµCT) används för att studera fossila ryggradsdjur, särskilt från silur- och devonperioderna (425-360 miljoner år gamla). Skanningarna utförs vid Beamline ID19 i European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) i Grenoble, Frankrike. Användningen av faskontrast gör att mycket subtila egenskaper i benet, såsom "tillväxtringar" som återspeglar den årliga tillväxtcykeln, kan visualiseras. Skanningsdata belyser alltså inte bara djurens anatomi utan även deras biologi och levnadssätt.
Molekylär systembiologi
Nya optiska metoder utvecklas för att studera dynamiken i DNA-proteininteraktioner på nivån av enskilda molekyler i levande celler. t.ex. ett konfokalt laserskanningssystem för att spåra diffuserande molekyler på mikrosekundsskala. Genom att använda bifunktionell färgämnesmärkning av proteiner och bestämma polariseringen av individuella emitterade fotoner med nanosekunders tidsstämplar, kan förändringar i protein-DNA-interaktioner på mikrosekunders tidsskalan övervakas. Dessa metoder gör det möjligt att studera kemi som den sker på molekylär nivå inuti den levande cellen.
Mathematics and Computer Science
Institutionen för Informations-teknologi
Flödet av inspelad anläggningsdata, rekonstruktion och analys av sådana data från olika fotonkällor har länge varit ett forskningsintresse på vår avdelning. Dessa inkluderar aktiviteter relaterade till röntgentomografi, inklusive synkrotronbaserade tekniker, vid avdelningen för visuell information och interaktion. På senare tid, inom avdelningen för vetenskaplig beräkning, har vi också varit involverade i metoder för enkelpartikelavbildning vid röntgenfria elektronlasrar, inklusive realtidsövervakning och utvärdering av inkommande data, fullständiga 3D-rekonstruktionspipelines med feluppskattningar och nya formuleringar av en konvex relaxation av fasåtervinningsproblemet. Sådana lättnader, när de genomförs effektivt och korrekt, skulle göra det möjligt att hitta ett garanterat globalt optimum, snarare än en ensemble av lösningar av varierande kvalitet som produceras med de flesta befintliga metoder.