Atombølgediffraksjon gjennom så små hull som mulig

Avhandlingen utforsker de teoretiske grensene for diffraksjon av atomer gjennom hull i membraner som bare er ett atom tykke, kjent som monolagsmaterialer. Van der Waals krefter på atomene fra membranene gjør det umulig å sende atomene gjennom hullene hvis de blir for små, og hastigheten til atomene vil være med å bestemme om de klarer å passere hullene eller ikke. I analysen blir helium brukt som eksempel atom og heksagonalt bornitrid (hBN) og grafen blir brukt som eksempel membraner.

Van der Waals kreftene oppstår fordi fluktuasjoner i atomene og membranens elektroner kobles sammen via det elektromagnetiske feltet, og de avhenger vanligvis av tykkelsen på membranen. I avhandlingen ble det utviklet en modell for hvordan beskrive disse kreftene i monolagmembraner som ellers ikke har en veldefinert tykkelse. I tillegg ble det funnet nye hastighetsavhengige korreksjoner til disse kreftene som ikke oppstår i andre sammenhenger.

Ved å kjenne disse kreftene blir det mulig å lage en kvantemekanisk modell av hvordan atombølgene passerer membranene, og det blir mulig å finne de resulterende diffraksjonsmønstrene fra ulike hull. Resultatene er en teoretisk beskrivelse av atombølgediffraksjon gjennom hull i hBN så små som 0,6 nanometer i diameter. Dette bidrar til å danne et teoretisk grunnlag for å bruke monolagsmaterialer til atomoptikk.

Personalia

Eivind Kristen Osestad har en mastergrad i teoretisk atom-, kjerne-, og partikkelfysikk fra Universitetet i Bergen. Doktorgradsarbeidet er utført på Institutt for fysikk og teknologi ved Universitetet i Bergen og hos Lace Lithography. Hovedveileder var Johannes Fiedler, og medveileder var Bodil Holst.