Young Scientists in MAX4ESSFUN: Sofie Janas

Sofie er uddannet fysiker fra Niels Bohr Instituttet på Københavns Universitet og er i gang med sin Ph.d. I hendes MAX4ESSFUN eksperiment har hun Kim Lefmann fra Københavns Universitet som vejleder og Olav Syljuåsen fra Oslo Universitet som co-vejleder.

MAX4ESSFUN og muligheden for at kombinere to specialområder

Sofie fortæller, at det tiltrækkende ved MAX4ESSFUN-programmet har været, at det er bygget op som et samarbejde på tværs af universiteterne i Skandinavien, og at samarbejdet giver mulighed for at kombinere to specialområder:

”Ved at have to vejledere, der har hvert sit specialområde på hvert sit universitet, har man som ph.d.-studerende pludselig to kompetencer, man kan trække på. Kim er meget eksperimentelt funderet, hvor Olav er mere teoretiker, og derfor kan han komme med nogle helt andre input end Kim”.

Ifølge Sofie kommer der nye forskningsvinkler ud af, at man i MAX4ESSFUN forskningsprogrammet parrer de unge forskere med to forskellige vejledere, som man ellers ikke umiddelbart ville have startet et samarbejde med.

Kortlægning af kemiske stoffer vil udvikle fremtidens materialer

Sofie undersøger i sin Ph.d. faste stoffers forskellige tilstande og håber at være med til at udvikle fremtidens materialer på sigt: ”Når først vi forstår stoffernes egenskaber ned i dybden, så kan vi videreformidle denne viden til ingeniører, som kan designe materialer med de mest optimale egenskaber til lige præcis det, de skal anvendes til.”

Sofie har været i gang med sit MAX4ESSFUN eksperiment siden november 2017, hvor hun arbejder med at kortlægge stoffet Koboltklorids (CoCl2) egenskaber. Det, Sofies forskerteam konkret undersøger ved Koboltklorid, er stoffets kvantefaseovergang. Faseovergange er, når et materiale ændrer karakter pludseligt, f.eks. som når vand går fra flydende til fast form. Disse almindelige faseovergange kan være drevet af temperatur-fluktuationer i stofferne. Men der kan også finde faseovergange sted helt nede ved det absolutte temperaturnulpunkt på -273°, hvor alle atomer i et stof ellers principielt står helt stille. I forsøget med Koboltklorid har Sofies forskerteam kølet Koboltklorid ned til en meget lav temperatur, og så udsat det for et eksternt magnetisk felt. Samtidig har de udført neutronspredning på stoffet, hvorved det har været muligt at måle en kvantefaseovergang.

Sofie kortlægger og finder svar

I forskningsprojektet er Sofies rolle at kortlægge og forstå, hvorfor Koboltklorid gør, som det gør under påvirkning af det eksterne magnetfelt. Hidtil har man troet, at magnetismen i koboltklorid kunne forklares ved en simpel endimensionel model kaldet Ising modellen. Modellen bygger kort fortalt på, at et stof består af endimensionelle kæder af magnetiske spins, som kun kan ”mærke” hinanden langs én retning (fx vandret), selvom de sidder i en form for struktur. Jf. modellen vil der ske en kvantefaseovergang ved en særlig værdi af magnetfeltet, når spinene bliver udsat for et magnetfelt på tværs af kæderetningen. I forsøget med Koboltklorid viser det sig dog, at forudsigelserne fra modellen ikke stemmer overens med den faktisk observerede kvantefaseovergang. Via en simulation af Ising modellen forsøger Sofie at finde frem til, hvor upræcishederne i modellen ligger. Sofies forskning skal munde ud i en mere præcis model for de magnetiske interaktioner i koboltklorid, som kan fremme vores forståelse af kvantefaseovergange generelt. En dybgåendeforståelse af kvantefasefænomenet kan have stor betydning på sigt, når nye materialer opdages og designes.

Neuronspredning kan påvise skjulte magnetfelter

For Sofies forskning har det været afgørende at have adgang til en neutronspredningsfacilitet: ”Alt det vi har kunne se via forsøgende, ville vi overhovedet ikke kunne se uden neutronspredning,” fortæller Sofie og forklarer, at neutronspredning er meget anvendelig til at undersøge materialer, der er magnetiske, da neutroner i sig selv er elektrisk neutrale.

Ser frem mod 2022

Sofie ser meget frem til at kunne udføre forskningsforsøg på ESS, når byggeriet står færdigt en gang i 2022: “ESS bliver helt enormt relevant for mig i min videre forskning. ESS kommer til at blive bedre end de nuværende neuronspredningsfaciliteter rundt om i verden, fordi instrumenterne er mere højteknologiske og fluxen højere end på andre neutronacceleratorer.”

Sofie brænder for forskningen, og håber på at kunne blive optaget på ESS userprogram som åbner i 2023.

MAX4ESSFUN har styrket det nordiske netværk af unge forskere

I september 2017 var Sofie på MAX4ESSFUN sommerskolen i neutronspredning for ph.d.-studerende i Estland, som blev afholdt i et samarbejde med universitetet i Tartu. På sommerskolen fik Sofie indsigt i mange spændende forskningsfelter, som hun ikke anede, at man kunne forske i. Sofie oplevede at flere af deltagerne på sommerskolen blev overraskede, når de hørte om hinandens forskningsprojekter, da en del forsker i nærliggende emner uden at vide det. På baggrund heraf blev nogle af de ph.d.-studerende enige om, at forsøge at få et samarbejde op at stå efter sommerskolen.

For Sofie har sommerskolen været med til at udvide hendes forskernetværk, og det er ifølge Sofie en stor fordel: ”særligt hvis man ikke kan få sit forsøg til at virke, så er det rart at have nogle artsfæller, man kan spare med på tværs”, uddyber hun.

Desuden er der kun et begrænset antal neutronfaciliteter i verden, hvorfor de unge forskere, der beskæftiger sig med neutronspredning, med stor sandsynlighed enten vil rende på hinanden eller måske endda arbejde sammen på sigt: ”Det er min opfattelse, at når man starter sin karriere, så det rigtig givtigt at have mange kontakter, man kan starte samarbejde med, få vejledning af og input fra”. På den måde har MAX4ESSFUN programmet ifølge Sofie styrket det nordiske neutronspredningsnetværk særligt for nye unge forskere.

Dela: