Kristine Niss

Projekttitel

Findes simple væsker? En test af den nye isomorfteori ved hjælp neutronspredning

Hvad handler dit projekt om?

Overgangen fra fast til flydende form kan for alle stoffer ske på to fundamentalt forskellige måder: Enten ved krystallisation eller via glasovergangen.

Væsker som befinder sig tæt ved glasovergangen er ekstremt seje, og alle processer de gennemgår, er meget langsomme. De flyder så langsomt, at de næsten ikke opleves som væsker. Det kan f.eks. være en glaspusters glasmasse, det kan være plastik eller asfalt lige før det stivner, lava der afkøles eller en halv-hård karamel.

Hvis man køler eller trykker på disse væsker, vil de blive ved med at ændre egenskaber flere timer efter at de er blevet udsat for den ydre påvirkning - man siger at væsken har hukommelse, fordi den bliver ved med at "huske" hvilken fysisk tilstand den var i før påvirkningen. De fundamentale processer bag dette hukommelses-fænomen er stadig uforståede, men en ny teori på området ser ud til at være meget lovende.

Denne teori forudsiger at der findes væsker, hvori man kan ændre tryk og temperatur samtidigt således, at væsken instantant opnår ligevægt efter påvirkningen. Dette er en yderst overraskende forudsigelse, som hvis den er rigtig, vil have store konsekvenser for vores forståelse af seje væsker og andre lignende fysiske systemer med langsomme processer, som f.eks. proteiner.

Formålet med projektet er at teste denne forudsigelse, og dermed teorien, ved hjælp af eksperimenter, hvorunder væskens tilstand efter en tryk- og temperaturpåvirkning måles ved hjælp af neutron-spredning. 

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

For nylig stillede en af mine venner det samme spørgsmål, mens vi sad og drak et glas vin. Mit svar var helt impulsivt; ”jeg har altid været fysiker”. Det er selvfølgelig ikke rigtigt – men nysgerrigheden over for den verden, der omgiver os, har været der al den tid, jeg kan huske. Særligt de helt nære ting vi kan sanse, interesserer mig. Hvorfor smelter hjemmelavet is hurtigere end det, man køber? Hvorfor er rav lidt blødere end de andre sten på stranden?  Og den slags simple ting. Svarene ligger i materialefysikken og handler om, hvordan atomer og molekyler opfører sig, men der er helt utrolig meget, vi slet ikke har forstået. Jeg synes, at det er meget fascinerende, at man stadig kan lave ny grundvidenskab om dagligdagsting.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Vi har en grundlæggende forståelse af, hvad molekylerne gør i en gas, og vi har en grundlæggende model for krystallinske faste stoffer, men det er meget svært at forstå væsker. Problemet er, at molekylerne i væsker bevæger sig uordnet rundt mellem hinanden (ligesom i gasser), mens de samtidig er pakket helt tæt (ligesom i krystallinske faste stoffer). Derfor er væsker komplicerede. Der findes selvfølgelig mange forskellige slags væsker, og olie opfører sig fx anderledes end vand, men de har også mange egenskaber til fælles. Som fysikere vil vi gerne nå ind til benet og finde den simpleste forklaring, som forudsiger mest muligt af væskers opførsel. Isomorfteorien – som jeg vil teste – giver et bud på en grundlæggende væskemodel, som indeholder essensen af alle væsker (næsten i Platonsk forstand). Teorien kan forklare rigtig meget af det, vi ser i computermodeller af væsker, men vi ved ikke, hvor godt den beskriver de virkelige fysiske væsker. For at undersøge det skal jeg lave en række eksperimenter, hvor jeg med neutronspredning får information om, hvad molekylerne faktisk fortager sig.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Helt konkret giver bevillingen mig mulighed for at opstarte et projekt, hvor jeg kan arbejde med en teknik, der hedder uelastisk neutronspredning. Det er en metode, der ikke har været tradition for at bruge i Danmark, men som jeg uddannede mig i under mit ph.d.-studiume, som jeg læste i Frankrig. Forskning i mit felt er altid gruppearbejde – specielt når man arbejder med stort eksperimentelt udstyr. Derfor er det centralt, at bevillingen giver mig mulighed for at samle nogle dygtige unge forskere omkring mig. Sapere Aude betyder ”vov at vide” eller ”vov at tænke frit”, og for at leve op til det, vil jeg tilstræbe at skabe et miljø, hvor der er højt til loftet, så mine studerende og ansatte kan være kreative og have det sjovt.

Lidt om mennesket bag forskeren

Det at have kontakt med forskellige kulturer, mad og sprog er vigtigt for mig, og jeg er virkelig glad for at have et job, hvor man rejser meget og for at have kolleger fra så forskelligartede steder som Japan og Iran. Min hverdag har jeg på Vesterbro, hvor jeg nyder, at man kan møde hele verden på vej ned til bageren. Udover det går jeg meget op i betydningen af uddannelse – særlig naturvidenskabelig dannelse – for vores demokrati. Ligesom universiteternes vilkår og rolle i samfundet ligger mig meget på sinde. Når jeg skal slappe helt af sker, det med en løbetur, på en sejlbåd, med venner og vin eller sammen med min familie.