To nye doktorafhandlinger fra DTU tager os med ud på verdenshavene for at se på fiskelarver, og ind i laboratoriet, hvor mikroskopiske materialer presses til det yderste.
Til sommer opnår endnu to DTU-forskere den højeste akademiske udmærkelse inden for ingeniør- og teknisk-naturvidenskabelig forskning, idet de forsvarer deres doktorafhandlinger og modtager en doktorgrad i teknisk videnskab: Dr.techn. Det drejer sig om seniorforsker Peter Munk fra DTU Aqua, der har opsamlet 35 års forskning i fiskelarver, og seniorforsker Yunzhong Chen fra DTU Energi, der rykker grænserne for, hvor småt elektronik kan blive.
Fiskelarvers økologi
Peter Munk har deltaget i rigtig mange togter – bl.a. i Grønland, Nordsøen og Sargassohavet – hvor han har undersøgt fiskelarvers opvækstmuligheder på tværs af fiskearter, fysiske betingelser og klimazoner.
Fiskelarvernes opvækstmuligheder er afgørende for fiskebestandes fremtid. Der skal blandt andet være den rette føde i de rette mængder, og de fysiske forhold skal være dem, de evolutionært er tilpasset til. Ændringer i disse vilkår har store konsekvenser for hele fiskebestanden.
”Meget tidligt i min karriere erkendte jeg, at de fysiske forhold, hydrografien, for larverne måtte spille en meget stor rolle for deres opvækst og var afgørende for, hvor fiskenes gydeområder var placeret. Og der er det tydeligt, at fronter, hvor for eksempel varmt vand møder koldt vand, eller ferskvand møder saltvand, tilbyder de bedste forhold for larverne,” siger Peter Munk, der både har undersøgt larverne i deres naturlige omgivelser i store populationer i havene og helt ned på individniveau i laboratoriet, hvor det er muligt at styre turbulens- og lysforhold og tilgængeligheden af føde.
”Det hele er ikke en stor opblandet suppe derude i havene. Selv ude midt i Sargassohavet, hvor ålen vokser op, er der skarpe fronter, som udløser energi, og hvor larverne og ikke mindst det plankton, de skal leve af, fastholdes i stedet for at blive spredt. Endelig skaber fronterne en bestemt strøm, der fører larverne hen mod de steder, hvor de skal blive til voksne fisk,” siger han og forklarer, at larverne er særlig godt tilpasset netop til de forhold og derfor kan være prisgivet de variationer, der opstår.
Foto: Thorkild Christensen
Det er ikke nødvendigvis et problem for populationer af fisk, der gennem evolutionens mange, mange år har vist, at de kan klare variationerne. Men variationer fra år til år, som fiskerne for eksempel oplever, kan være et problem. Også fordi vi ved intensivt fiskeri kan komme til at forstærke effekten af variationerne, når færre fisk får lejlighed til at vokse op og gyde.
Atomtynde film med mange funktioner
Siden Yunzhong Chen for syv år siden kom til Danmark og DTU, har han arbejdet på at lave materialer, som f.eks. kan bruges til at gøre elektroniske komponenter endnu mindre, end de er i dag. Midlet er oxider.
Dem kender vi i form af for eksempel vand (hydrogenoxid) og CO₂ (kuldioxid) eller på jern i form af rust (jernoxid). Men Yuzhong Chen arbejder især med det syntetisk fremstillede strontium titanoxid (SrTiO3) – det samme materiale, som man laver kunstige diamanter af – og bruger lasere til at gro så ekstremt tynde film af det, at vi nærmest må kalde det todimensionalt. Tykkelsen på sådan en film er på 0,2 nanometer – dvs. den er kun ét atom tyk.
Disse film kan bruges som interfaces, blandt andet i computersystemer. Det er der, informationerne bliver udvekslet. Derfor er filmenes evne til at lede f.eks. strøm afgørende for, hvor effektivt systemet fungerer. Og derfor har der gennem 40 år været en hæsblæsende jagt på nye materialer til interfaces, som kan gøre dem bedre.
Foto: Thorkild Christensen
I dag er det typisk halvledende materialer, der bruges, men Yunzhong Chen arbejder på at udvikle bedre interfaces baseret på keramer eller superledende interfaces, hvor strømmen kan passere uden modstand.
”Min forskning handler om at designe nye materialer og at komme så tæt på grænsen for deres optimale ydeevne som overhovedet muligt,” siger Yunzhong Chen og forklarer, at der i grænsefladerne mellem to oxider, hvoraf det ene kunne være strontium-titanoxid, dannes en gas af elektroner, hvori der kan opstå en lang række fænomener, f.eks. magnetisme, superledning, ionisk ledning og ferroelektricitet.
”Ved at bruge oxider kan vi lave meget mindre komponenter, samtidig med at vi kan kombinere langt flere funktioner i en enkelt enhed. Og alt efter hvordan man designer dem, kan de for eksempel bruges til transistorer i kvantecomputere, til katalyse i brændselsceller, i sensorer, solceller eller i enheder til datalagring.”