Kemiska sektionen

Materialmodellering

Kvantmekaniska metoder som DFT och molekyldynamik (MD) är användbara för att modellera material samt dess egenskaper. Inom detta område pågår inom forskningsprogrammet i oorganisk kemi flera projekt, som beskrivs nedan.

Katalytiska processer på diamant-ytor

I detta projekt studeras, genom att använda synligt ljus, en helt ny teknik för fotokatalytisk omvandling av koldioxid till ädlare kemikalier och bränslen. Tillvägagångsättet baseras på den unika egenskapen hos syntetiserad diamant (vilket är ett material som nu är brett tillgängligt till en låg kostnad) till att generera solvatiserade elektroner i lösning (vatten eller jonlösningar). Det slutliga resultatet av projektet är en helt ny teknologi för direkt transformering av CO2 till organiska kemikalier med hjälp av belysning med synligt ljus. Detta tillvägagångssätt lägger grunden för ett borttagande av CO2, samtidigt som en kemisk väg att förvara och transportera energi från en förnybar källa, kommer att beaktas.

Bioadhesion på diamant-ytor

Diamant är ett material med mycket attraktiva egenskaper, som exempelvis överlägsna elektroniska egenskaper (vid dopning), biokompatibilitet, kemisk resistens, samt förmåga till kontrollerad ytterminering. Alla dessa egenskaper gör det klart att en ytterminering är mycket viktig för speciellt de tillämpningar där diamant skall fungera inom området implantat-material.

De närvarande teoretiska aktiviteterna fokuserar på en kombinerad effekt av diamant-plan och ytterminering på adhesion av viktiga biomolekyler för benregenerering samt vaskualisering [”Arginine-Glycine-Aspartic acid” (RGD), ”Chitosan”, ”Heparin”, ”Bone Morphogenetic Protein 2” (BMP2), ”Angiopoietin 1”(AGP1), ”Fibronectin” och ”Vascular Endothelial Growth Factor” (VEGF)].

Simulering av diamant-och grafén-tillväxt

Effekten av dopämnen på diamant-tillväxt har visat sig vara av stor betydelse för många tillämpningar inom materialvetenskap av idag. Exempel på sådana områden är optik, elekotrokemi samt fältemission. Effekten av subsitutionell dopning med element som B, N, S och P har experimentellt blivit noggrant studerat. Det är inte bara förändringar i de elektroniska egenskaperna som har observerats, men det är klart att dopning även kan påverka både diamant-ytors morfologi samt dess tillväxt-hastighet vid syntetisering m.h.a. CVD-metoder.

Det är vanligt att konstruera en transistor baserad på grafen placerad ovanpå en metal-yta (ex.vis Cu), eller placerad ovanpå ett Si-baserat substrat (ex.vis SiC och SiO2). Emellertid, dessa typer av transistorer uppvisar dock oönskade egenskaper. Genom att byta ut SiO2 mot diamant kan den laddnings-bärande kapaciteten hos grafen ökas. Diamant har nyligen föreslagits som substrat vid deponering av ett monolager grafen. Syntetisk diamant, vilken fungerar som god värme-ledare, är därmed an naturlig kandidat som dielektriskt substrat i grafen-baserad apparatur.