Fysiker kontrollerar atomers rörelser

Överallt runt omkring oss rör sig atomer och molekyler på ett slumpmässigt sätt. Henning Hagman, Umeå universitet, har omvandlat denna slumpmässiga rörelse till en riktad transport av atomer som kan styras i realtid eller längs en förutbestämd bana. Förhoppningen är att detta i framtiden skulle kunna användas inom nanoteknik, till exempel för att driva nanorobotar.

Ingenting står helt still. Utan att vi märker det rör sig partiklar okontrollerbart och på ett slumpmässigt sätt, till exempel i luften vi andas och i vattnet vi dricker. Detta kallas för Brownsk rörelse. Vanligtvis ses dessa rörelser som störande brus och oanvändbar energi. Faktum är att det är möjligt att använda bruset som energikälla för att skapa en riktad rörelse hos partiklarna, något som brukar kallas för Brownska motorer. Sådana motorer tros ligga bakom en stor del av den mikroskopiska transporten inom till exempel kroppens celler.

Henning Hagman har i sitt avhandlingsarbete fångat kalla atomer i ett ljusfält där han fått dem att interagera med ett flertal laserstrålar. På detta sätt har han tillsammans med sina kollegor lyckats styra den slumpmässiga rörelsen hos atomer i en specifik rörelseriktning och alltså skapat en Brownsk motor.
– Det unika med vår Brownska motor är att vi kan styra atomernas kollektiva rörelse i realtid och få dem att följa förutbestämda banor, berättar Henning Hagman.
Dessutom har forskarna räknat ut hur bra de kan omvandla bruset till användbar energi, vilket gör det möjligt att jämföra effektiviteten i deras motor med andra liknande system.

Att kunna kontrollera atomernas transport på denna höga nivå är intressant för framtida nanoteknik, till exempel för att driva nanorobotar. Sådana robotar förmodas i framtiden kunna vara användbara för att bland annat döda specifika sorters bakterier eller virus och förstöra giftiga kemikalier. Principerna som systemet bygger på är mycket generella. Förhoppningen är också att det ska kunna användas som modell för att förstå hur mikroskopiska transportfenomen i naturen fungerar.

Om disputationen
Fredagen den 21 januari försvarar Henning Hagman, Institutionen för fysik, Umeå universitet, sin avhandling med titeln Atomic transport in optical lattices. Svensk titel: Atomtransport i optiska kristallgitter.
Disputationen äger rum kl 10.00 i N200, Naturvetarhuset.
Fakultetsopponent är Dr. Daniel Comparat, Laboratoire Aimé Cotton, CNRS, Orsay, France.

E-publikation av avhandlingen:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-38648

Om Henning Hagman
Henning Hagman är född och uppvuxen i byn Nyåker utanför Ljusdal i Hälsingland. Efter studier på Ljusdals gymnasium flyttade han till Umeå 2001 för att läsa civilingenjörsprogrammet i teknisk fysik. Han påbörjade sina forskarstudier vid institutionen för fysik 2006 där han ingått i en forskargrupp som letts av Anders Kastberg och Claude Dion.

För ytterligare information, kontakta gärna:
Henning Hagman
Telefon: 070-2888274
E-post: henning.hagman@physics.umu.se