Alexander Gustafsson

Alexanders avhandling ökar förståelsen för hur elektroner beter sig på nano-nivå

Att bli forskare var ett långsiktigt mål för Alexander Gustafsson, som förverkligades då han insåg att man med datorns hjälp kan modellera nästan vad som helst inom fysiken. TV-serien The Big Bang Theory var också en inspirationskälla.

Forskning är sällan en bred och rak motorväg mot destinationen. Ofta är vägen smal och krokig och målet svårfunnet. Som för Alexander Gustafsson, som innan jul lade fram sin doktorsavhandling i fysik vid Linnéuniversitetet, "Theoretical modeling of scanning tunneling microscopy".

– Ett år före disputationen såg det för andra gången mörkt ut, jag var på väg in i en återvändsgränd. I ett sista försök gjorde jag en rejäl beräkning, flera dagar på en superdator, långt mer noggrann än jag trodde skulle vara nödvändig, och den gav resultat som var likt motsvarande experiment. Det var en vändpunkt; nu visste jag att min avhandling skulle nå sitt mål.

Alexanders forskning handlar om elektrontransport i nanostrukturer och hans redskap är datorn. Hans forskningsområde är sveptunnelmikroskopi, ett verktyg som kan användas för att "se" på molekyler genom deras elektriska egenskaper. På nano-nivå, vid avstånd som är jämförbara med atomers storlek, beter sig inte elektronerna som vi är vana vid. Istället måste man använda kvantmekanik för att förklara exempelvis en elektrisk ström genom en molekyl.

– De viktigaste resultaten är att jag i datorn, med hjälp av matematiska och fysikaliska modeller, vid upprepade tillfällen har lyckats återskapa verkligheten, det vill säga kvantmekaniska experiment. Jag har alltså lyckats beräkna sveptunnelmikroskopbilder som är mycket lika motsvarande experiment i verkligheten.

Eftersom Alexander primärt jobbar med grundforskning är huvudmålet med hans forskning att bättre förstå varför naturen beter sig som den gör, inte praktiska tillämpningar. Men visst kan han se användningsområden för de teoretiska modeller som han, tillsammans med sin handledare, har skapat.

– En ökad förståelse av hur elektroner beter sig i nanostrukturer kan bidra till utvecklingen av mindre transistorer, vilket är viktigt för att få ut så mycket datorkraft som möjligt ur exempelvis en smart mobil.

Efter att ha satsat på landsvägscykling några år började Alexander studera fysik 2008. Han bestämde sig direkt för att så småningom doktorera. Då visste han inte riktigt vad det innebar, utan ville mest ha ett långsiktigt mål som var svårt men överkomligt att uppnå.

– Själva intresset för forskning fick jag under skrivandet av mitt magisterarbete, när jag insåg att man med datorberäkningar kan modellera nästan vad som helst i fysiken. Då tittade jag även mycket på TV-serien The Big Bang Theory, vilken visserligen ger en förskönad bild av verkligheten som fysikforskare, men där verkligheten återspeglas ganska träffande med jämna mellanrum.

Mer information