物理研究计划2023

 

伊娃Carmona-Rogina

指导老师:程雪梅

创建模拟来检验气泡天空的不对称膨胀

在即将到来的2023年夏季研究项目中, 我计划应用微磁仿真软件来研究磁气泡的形成和行为, 在博士的指导下. 可能会成. 气泡skyrmions是具有圆形形状的拓扑保护自旋纹理. 它们在现代科学应用中的重要性在于利用它们的稳定性, 在哪里施加电流可以驱动它们的运动. 该方法可用于研制低能耗、高数据存储容量的高速自旋电子器件. 对气泡空间的研究可能会导致数字存储介质和计算机逻辑结构进一步小型化的发展.

磁性结构的基态是总能量系统能量最小化的结果. 这个总能量由塞曼(势能)的总和组成。, DMI(不对称), 各向异性(易磁化方向), 偶极(远程), 和海森堡交换(短程)能量术语. 通过改变这些相互作用项参数的强度, 我们将能够模拟气泡形成的磁性, 在哪里 mumax3 软件将用于开发各种模拟.

在这个夏天的工作, 我将研究在外加面内磁场的驱动下气泡的不对称膨胀 [Co(0.5海里)/ Gd(1纳米)/ Pt(1纳米)]10 磁性多层膜. 多层系统将被建模，使用mumax3，参数由[Co(0)]的实验测量确定.5海里)/ Gd(1纳米)/ Pt(1纳米)]10 磁性多层膜. 这些模拟以及实验PEEM成像将提供对多层膜中气泡天空的不对称膨胀的深入了解.

廖英晓(西娅

指导老师:程雪梅

生物医学应用金微磁盘的制备

纳米材料, 以至少一个维度的尺寸为100纳米或更小为特征的, 与它们的批量对应物相比，显示出独特的属性, 使它们在电子等不同领域具有价值, 医学, 和能源. 制备纳米材料的两种常用技术是光刻和溅射. 光刻技术使用户能够通过将紫外光通过光掩膜来选择性地暴露涂覆在基板顶部的光敏聚合物，从而设计图案. 在开发过程中, 所述光敏聚合物被选择性地溶解以暴露所述底物的所需部分. 溅射是一种薄膜沉积方法，其中目标原子被喷射到气相中，随后作为薄膜沉积在衬底上.

在这个夏天的研究中, 我将使用光刻和溅射技术制造纳米厚度悬浮在溶液中的金微盘，用于未来的生物医学应用. 金微盘的尺寸将通过小角度x射线反射率和原子力显微镜来测量，以确认它们的设计. 制备的金微盘将用于未来的实验，以阐明目标几何形状在吞噬作用中的作用.

拉娜Maizel

指导老师:David Schaffner

阻挡盘对等离子体湍流和磁力线影响的研究

等离子体, 用最简单的话来说, 是一种过热的气体，它变得如此热以至于电子从原子中分离出来, 形成带电的电离气体. 宇宙的大部分是由等离子体组成的, 物质的这种状态通常以一种混沌的方式表现，叫做 动荡. 等离子体湍流作为一个概念尚未被广泛理解, 因此，我们的实验旨在了解等离子体在前面有障碍物时的行为. 太阳, 例如, 是由等离子体组成的, 巨大的太阳风可以延伸到太阳表面以外的地方, 将等离子体运送到月球表面或更远的地方. 我们将在实验室中模拟这一现象，在BMX等离子体机的等离子枪前放置一块3英寸× 3英寸的陶瓷Macor砖. 因为陶瓷对磁场没有影响(像月球一样)，可以承受低压环境, 这对我们的实验来说是很理想的. 我们预测, 由于阻塞, 在瓷砖的正后方不会有等离子体和磁场, 然而，我们不知道这个空白会有多大. 同样的道理, 我们预计等离子体和磁场线将在距离障碍物一定距离的地方重新连接, 然而，这次碰撞的性质和碰撞时的湍流状态仍未得到测试. 我们希望我们的实验不仅能让科学界对某些障碍物如何影响磁场线和等离子体的路径有更深入的了解, 同时也丰富了对等离子体湍流整体的科学认识.

尼娜·马丁内斯·戴尔斯

指导老师:Asja Radja

的捕获机制建模 Drosera capensis

茅属植物是食肉植物，生活在营养贫乏的环境中，通过消化昆虫获得能量. 他们用粘胶抓昆虫, 覆盖叶子的毛发状细胞, 然后发出信号，让整个叶子在昆虫身上折叠或卷曲, 完全消化. 一旦消化完成，叶子就会重新打开，恢复到原来的形状. 决定这种折叠运动的潜在机制尚不清楚, 然而，可逆折叠运动在生物材料工程中具有很好的应用前景. 捕获运动的已知触发因素是化学刺激, 比如食物, 或者是物理刺激, 比如昆虫在毛发状的细胞里挣扎. 这些刺激诱发了各种捕获运动, 包括滚动或折叠, 我们的目标是在少数几种不同的物种(它们都有不同的叶片形态)中确定哪种刺激会导致哪种捕获机制. 然后，我们将使用粒子跟踪来模拟树叶的形态变换，以分析树叶在可变条件下折叠的延时镜头. 我们将探索不同的食物量和食物在叶子上的位置如何导致不同的捕获运动, 我们的初步结果表明，靠近叶子中心的较小猎物会引起折叠运动，而靠近叶子尖端的较大猎物会引起卷曲运动. 最后, 我们还将使用细胞保存技术和显微镜来确定是什么潜在的细胞变化导致了叶子的弯曲，从而使它能够捕获昆虫. 我们希望我们的模型能够解释不同的触发器是如何通过将叶子的几何形状联系在一起来诱导各种捕获运动的, 形态的变化, 以及潜在的细胞变化.

Seda不论如何

指导老师:Asja Radja

猴花中的图灵图案

我们将使用一个改进的Gierer Meinhardt模型, 这是图灵形态发生理论推导出的方程的进一步发展版本, 来模仿Mimulus的花瓣图案, 或monkeyflowers. 图灵提出了用来预测自然模式的活化剂-抑制剂方程, 从胚胎发育到斑马条纹. 他的理论长期被忽视，但最近引起了科学家们的注意. 我们希望提出基于物理的修改，这将使模型更准确地代表花的实际模式. 我将使用Python复制和修改之前生物学实验中的代码. 我们还希望找到一种方法，专门为这些花量身定制Gierer Meinhardt方程，以尝试产生更准确的结果. 我也将在Python中测试我们的修改.

艾莉里维拉

指导老师:Asja Radja

柳珊瑚形态及其流场

珊瑚礁是海洋生态系统的组成部分, 全球变暖导致的海洋温度上升正在导致珊瑚白化并破坏这些系统. 柳珊瑚对气候变化的适应能力最强, 尽管它们适应这些变化的机制还不清楚, 据推测，这可能与它们的塑性形态以及它们在环境中与流场相互作用的方式有关. 在这个项目中, 我们将探索从柳珊瑚形态产生的流场使用3D打印模型珊瑚在一个定制的流槽. 模型将基于对活珊瑚和干珊瑚样本的扫描, 和流场将使用粒子图像测速仪(PIV)进行测量。, 一种利用照相机记录在激光平面上照射的示踪粒子运动的技术. 在python中使用图像分析, 我们将根据这些数据创建速度图, 这将使我们能够理解由各种柳珊瑚形态产生的流场.

哲人托马斯和Annick van Blerkom

指导老师:Michael Noel

Stark态中超冷Rydberg原子间偶极-偶极相互作用的密度依赖性

通过激光光谱学, 磁光阱中的铷-85原子可以被激发成里德伯态，在那里它们具有高主量子数, n. 在这种状态下, 电子是弱束缚的, 它允许能量交换通过远距离的偶极-偶极相互作用. 我们已经将原子激发到斯塔克歧管中的状态. 以前的研究已经调查了这种相互作用的时间依赖性, 我们将研究能量交换的密度依赖关系.