Valgte projekter E2012

Kinetic model of the cathode reaction in fuel cells
Emil Launtoft Pedersen s113085, Jacob Søberg Bach s113069, Kristoffer Joanesarson s113089
Vejleder: Jan Rossmeisl, Fysik
Resume:
I brændselsceller anvender man katalysatorer som fx platin eller legeringer mellem platin og overgangsmetaller som fx nikkel. Ved hjælp af nogle simuleringer kan vi finde ud af, hvilke katalysatorer der virker bedst i brændselsceller med fokus på oxygen reduktion reaktionen (ORR). Først skal vi udarbejde en teori for, hvilke parametre der er relevante osv. Projektet består af to dele. Først skal vi konstruere en kinetisk model og et analytisk resultat. Dernæst laver vi et program og numerisk analyse, hvor inputparametrene kan varieres.

Plasmonic nanoparticles-assited solar cell
Søren Jeppesen (s113050), Henrik Brummerstedt-Madsen (s113067), Nikolaj Kragemose Jensen (s113061)
Vejledere: Andrey Novitsky og Andrei Lavrinenko, Fotonik
Resume:
This project at DTU Fotonik explores the efficiency improvements of photovoltaic (PV) solar cells, that can be achieved by doping the active surface with plasmonic nanoparticles.The particles absorb radiation in a different frequency range than the active surface, then emit electrons that will contribute to the total current generated by the device. It is important to note, that the benefit from applying the nanoparticles, should significantly outweigh the increased cost. We believe this is possible with the right configuration. Using computer simulations with COMSOL Multiphysics, we characterise absorption in solar cells with particles of different sizes, shapes and materials, also varying the pattern and distance between the particles. Since PV is a very promising renewable energy source, there is great interest in maximising the efficiency of solar cells.

Streaming in ultrasonic microparticle acoustophoresis
Bo S. Schmidt s113086@student.dtu.dk, Jacob G. Koefoed s113054@student.dtu.dk, Sebastian N.B. Villadsen s113071@student.dtu.dk
Vejleder: Henrik Bruus, Fysik
Resume:
In micro channels the domination of viscosity over inertia ensures predictable laminar flow streams of a given fluid which, combined with control of external forces, results in a method to handle particle placement in the fluid. This method is called: streaming in ultrasonic micro particle acustophoresis. We will analyze the behavior of the fluid around an irregularity in the wall of the micro channel by using second order perturbation theory to approximate differential equations including the continuity equation and the nonlinear Navier-Stokes equation.

Theory of electrohydrodynamic effects in microfluidics; desalination
Søren Kjer Hansen s113079@student.dtu.dk, Mads Givskov Senstius s113045@student.dtu.dk, Elias Pagh Sentius s113090@student.dtu.dk
Vejleder: Henrik Bruus, Fysik
Resume:
I vores projekt undersøger vi den elektrohydrodynamiske effekt i nanoskala-væskeflow for elektrolytter. Pga. kemiske reaktioner mellem elektrolytten og beholdervæggen, opstår et Debye lag i elektrolytten, dvs. et skærmningslag af modsatte ladning ift. væggen. Dette lag kan via en påtrykt elektrisk spænding sættes i bevægelse, hvilket kan skabe et væsentligt flow i elektrolytten, når der arbejdes i nanoskala. Dette kan bl.a. udnyttes via membraner o.lign. til desalination af saltvand.

Nanopartikler og overlag på et substrat
Svend Skytte s961868, Jakob Ejler Sørensen s103074
Vejleder: Jakob Schiøtz, Fysik
Resume:
Katalysatorer er vigtige for at give effektive processer. De interessante reaktioner bruger overfladen af katalysatoren til nemmere at oxidere reaktanterne, hvilket gør den endelige reaktion meget hurtigere. Pt[3]Y, Pt[5]Y og Pt[5]La er fundet til at være mange gange mere effektive end ren platin som katalysatorer. I disse ligger der ren platin i de øverste lag, men den underliggende struktur af legeringen bevirker en samlet komprimering af de øverste lag, som øger katalyseeffekten. Vi vil i dette projekt benytte molekyldynamiksimuleringer til at skaffe mere viden om, hvordan ren platin opfører sig på et substrat af henholdsvis komprimeret ren platin og en Pt[5]Y legering.

Capacitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT)
Kristoffer Kalhauge (s113083), Andreas Havreland (s113044)
Vejleder: Erik Vilain Thomsen, Nanotech
Resume:
Første del går ud på at fabrikere capasitive micromachined ultrasonic transducer (CMUT) i renrummet, hvor der mellem hver trin i processen måles på sammenbrudsspændingen. I de nuværdende DTU-produceret CMUT er sammenbrudsspændingen for lav i forhold til teorien. Anden del går så ud på at lokalisere hvor i processen at sammenbrudspændingen falder. Det fremtidssynet formål med CMUT er at fremstille bedre ultralydsscannehoveder til medicinal industrien. Der dels vil give en højere billedeopløsning. Endnu længere ude i fremtiden vil denne teknologi potentielt åbne døre ultralydsscanninger hvis output vil være 3D-billeder.

Fabrication and transmission electron microscopy of poly silicon nano ribbons
Jes Ærøe Hyllested s113065, Jesper Bodilsen s113073, Jesper Mark Fly Hansen s113072
Vejleder: Kristian Mølhave, Nanotech
Resume:
Første del af projektet går ud på at fremstille microchips i Danchip renrummet som der skal benyttes af en anden fagprojekt gruppe til elektrokemi. Hvor vi vil korspondere med dem om chipnes kvaltitet og funktionalitet udover vores egne sem-undersøgelse af chipsne.  Den anden del af forløbet består i at vi får nogle cases til en produktion af en TEM chip som en phd studerende har lavet hvor vores opgave vil bestå i at teste alternative måder at gøre nogle af stepsne i produktionen af chipsne, eftersom de endte op med ikke at virke som planlagt. Under den oprindelige produktion af chipsne er der løbene blevet taget chips fra under produktionen. Vi kommer til at se på specifikke steps, og kommer ikke til at fremstille hele chipen fra bunden af.

Dynamics of a forced elastic filament in a fluid at low Reynolds number
Katrine Sejling Haaning, s113066
Vejleder: Anders Peter Andersen, DTU Fysik
Resume:
A choanoflagellate is a single celled eukaryote microorganism with one flagellum that creates water currents and which enables it to swim. As a simple model of the flagellum we consider a periodically forced elastic filament. We plan to design and construct a robotic flagellum and to measure the filament shape and the flow currents around it.

Fotoelektrokatalyse af ehtylen
Christian Hornshøj Mortensen (s113078), og Torsten Stilling (s113052)
Vejledere: Peter Vesborg, DTU Fysik
Resume:
I vores projekt skal vi arbejde med photokatalyse af ethylen. Det vi skal prøve på er at finde en bedre katalysator end titandioxiod. Da titandioxid er vældig photokatalytisk aktivt og utroligt udgiftsvenligt, er det et godt sammenligningsgrundlag. Selve forsøget vil blive lavet i en mikroreaktor, da mængden af gas der så vil blive brugt holdes nede.

Superhydrofobe (selvrensende) overflader i plastik
Martin Bjergfelt (s113075) & Nikolaj Kofoed Mandsberg (s113082)
Vejledere: Rafael Taboryski og Emil Søgaard, Nanotech
Resume:
Dette projekt vil udvikle og afprøve en ny idé til en kombineret mikro- og nanostruktur, der skal støbes i plastik og give superhydrofobe egenskaber. Designet tager udgangspunkt i en fabrikation af pyramideformede huller tilføjet nanogræs, der med sine optimerede kontaktfladearealer skal sørge for at holde dråbernes kontaktvinkel så stor som mulig. Dråberne kan således rulle på overfladen og effektivt fjerne snavs. Overfladestrukturen karakteriseres bl.a. ved kontaktvinkelmålinger og skanning elektron mikroskopi.

Characterization of photonic crystal photodetectors
Niklas Secher, s113063, Casper Breum, s113076, Mads Rode, s102094
Vejledere: Kresten Yvind, Weiqi Xue og Lars Frandsen, Fotonik
Resume:
We will attempt to characterize and simulate the reflection and loss in the transition between the components in our photodetector design. We have two different designs that we will work with throughout the project. One with a photonic crystal and one without. Additionally, characterization will be done to validate the simulational results. The theoretical part of the rapport will be focused on understanding the absorption of light in the photodetector.

Microchips with graphene windows for electron microscopy and X-ray studies
André Gugele Steckel, s113084@student.dtu.dk, Sofie Colding-Jørgensen, s112779@student.dtu.dk, Mohammed Shaiq Ghorwal, s113988@student.dtu.dk
Vejledere: Filippo Pizzocchero, Eric Jensen og Kristian Mølhave, Nanotech
Resume:
Når man ser på en prøve med x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) eller scanning elektron mikroskopi (SEM), er prøven placeret i et vakuumkammer. For at kunne se på væsker, skal væskeprøven ikke være i vakuum. I dette projekt forsøges det at udvikle et mikrochipsystem til indkapsling af en flydende prøve bag en 50 nm tyk membran. Denne laves der hul i og dækkes med et ca. 1-10 μm graphen- eller andet kulstoflag. Dette skal fungere som en transparent barriere mellem væskeprøven og vakuumkammeret. Dette understøttes af en mikrochip med mikroelektroder, som kan anvendes til at kontrollere kemiske reaktioner. Under projektet laves hul i nogle chips med focused ion beam-SEM (FIB-SEM). Graphen fremstilles ved b.l.a. chemical vapor deposition (CVD) og lægges derefter over chipsene. Desuden laves et væskecellesystem til at holde chippen og tilføre væsken. Dette skal konstrueres, så det passer i instrumenterne. Chipsene vil gennemgå en tryktest, hvorefter deres opløsning vil blive testet med SEM. Desuden sendes de til universitetet i Lund for at blive testet med photoemission electron microscopy (PEEM).

Højhastighedskommunikation
Martin Vinther s113051, Michael Meincke s113064, Lotte Hendriksen s113057
Vejleder: Anders Clausen, Fotonik
Resume:
Afhandlingen vil indeholde en større undersøgelse af de fysiske problemstillinger, der optræder i optimeringen af højhastighedskommunikation. De optiske fibre benyttet til dette vil blive undersøgt for fænomener som polarisering samt regeneration. Teoretisk lægges der vægt på emner, der omhandler transmission samt materialelære. Der vil hertil blive udført karakteristikker af forskellige typer fibre. Formålet er at øge transmissionsafstanden til 1000 km ved en symbolrate på 640 Gbit/s.

Semiconductor quantum dots
Gandalf Saxe s113093, Charles Nicklas Christensen s113046
Vejledere: Anders Nysteen, Jakob Rosenkrantz de Lasson og Jesper Mørk, Fotonik
Reume:
Semiconductor quantum dots (QDs) have unique atom-like properties and are therefore often referred to as “man-made artificial atoms”. They have properties that make them useful for ultrafast communication lasers but are also being explored for future quantum information technology, both of which are research topics at DTU Fotonik. First we will solve numerically the three-dimensional Schrödinger equation for different QD systems related to the fabrication and modelling of quantum dots on a wetting-layer. The simulations are performed using COMSOL, where we calculate the eigenenergies and visualize the three-dimensional wavefunctions. Secondly we consider one of the following topics: application of quantum dots in lasers; systems with coupled quantum dots; general interaction between quantum dots and light.

Design and optimization of nanophotonic silicium crystal wires (PhCW) for use in integrated optical components
Nikolaj Ørbæk Langemark (s113053), Johann Kollath-Bönig (s113088)
Vejleder: Lars Hagedorn Frandsen, Fotonik
Resume:
The main goal of our project is design and fabrication of a PhCW demultiplexer which will allow signals with several wavelengths to be utilized by separating the signal to its component wavelengths, thus allowing utilization of higher capacity signals. The current design is made by hand using an Edison-approach (trial and error) and works on principle, but induces a heavy loss of signal. Our goal is to improve this through topology optimization, using software developed at DTU Mekanik (running on the HPC-Cluster here at DTU), and to test the design using both simulations and measurements on a fabricated sample. In order to get familiar with the process, we first design and produce a few components with simpler structures and well-known results.

Måling af magnetfeltet i superledere
Martin Lind Ommen (s111515) og Jeppe Ormstrup (s110199)
Asger Bech Abrahamsen, DTU Vindenergi
Resume:
Regarding wind energy, the development of wind turbines has seen a change of focus. A wind turbine typically consist of a gearbox and a generator converting the kinetic energy of the rotors into electricity. This however wears down the gearbox over time, and as wind turbines are up-scaled, which would be the simplest way to harvest more energy, this wear is also increased at a higher rate than the output. This problem can be omitted by omitting the gearbox and mounting the rotor directly on a multi-pole generator. It is a necessity to introduce superconducting coils to produce the magnetic field inside the generator, in order to make it lighter, and with regards to this, it is important to understand the properties of the superconducting material. The purpose of this project is to map the specifications of a superconducting tape. It is a 4. generation project, which has seen several improvements to the experimental setup, and several different focus areas. Specifically, we will be determining the critical current of high temperature superconducting tapes by applying external magnetic fields and measuring the magnetization of the samples. Another measurement of the critical current will be done by sending a current through the superconducting tape, while observing the different stages of the tape, the superconducting stage, the stage when super-conduction breaks down, and the final stage when Ohm’s law again applies. In order to do this, we will need to be able to calibrate the hall probes, taking into account, that they might behave differently while being cooled with liquid nitrogen.

Functionalization of polymer electrodes with amyloid antibodies
Mads Almind s113049, og Freddie Hansen s113092
Vejleder: Noemi Rozlosnik, Nanotech
Resumé:
In our project, we will be covering a silica wafer with proteins, and cover a AFM tip with the corresponding aptamers. We will then put the two of them together, in such a way that the two of them interlock. Afterwards we measure the force needed to pull the protein and aptamer apart. This will be done in a liquid, because of the protein, and repeated several times so we will get the mean value of the break force. Doing this will be helping in developing a tool for diagnosing ill proteins in the human body, with are a result of diseases like Alezheimers.