In the research presented in this licentiate thesis the surface specific technique Vibrational Sum Frequency Spectroscopy, VSFS, combined with the Langmuir trough has been utilized to investigate Langmuir monolayers and Langmuir-Blodgett (LB) deposited mono- and bilayers of phospholipids. Their molecular structure, stability, and hydration were probed to gain additional understanding of important properties aiming at facilitating the use of such layers as model systems for biological membranes. VSFS was applied to in situ studies of the degradation of Langmuir monolayers of 1,2-diacyl-phosphocholines with identical C-18 chains having various degrees of unsaturation. The time-dependent change of the monolayer area at constant surface pressure as well as the sum frequency intensity of the vinyl-CH stretch at the C=C double bonds were measured to monitor the degradation. It was shown that a rapid degradation of the monolayers of unsaturated phospholipids occurred when exposed to the laboratory air compared to the fully saturated lipid, and that the degradation could be inhibited by purging the ambient air with nitrogen. The degradation was attributed to oxidation mediated by reactive species in the air. The molecular structure and order of Langmuir monolayers of 1,2-distearoyl-phosphocholine (18:0 PC) and their hydrating water were investigated at different surface pressures using VSFS. The spectroscopic data indicated a well ordered monolayer at all surface pressures with a more intense signal at higher pressures attributed to the subsequent increase of the number density and more ordered lipid molecules due to the tighter packing. Water molecules hydrating the headgroups or being in contact with the hydrophobic parts were observed and distinguished by their vibrational frequencies, and found to have different average orientations. Additionally, monolayers of 18:0 PC, its fully deuterated analogue, and 1,2-distearoyl-phosphoserine (18:0 PS) were Langmuir-Blodgett (LB) deposited on CaF2 substrates and VSFS was used to investigate the structure and order of the films as well as the hydrating water. The CH-region, water region, and lower wavenumber region containing phosphate, ester, carboxylic acid, and amine signals were probed to obtain a complete picture of the molecule. The data indicates that all deposited monolayers formed a well ordered and stable film and the average orientation of the aliphatic chains was determined using the antisymmetric methyl stretch. / I forskningen som presenteras i denna licentiatavhandling har den ytspecifika vibrationssumfrekvensspektroskopin, VSFS, använts tillsammans med Langmuirtråget för att studera Langmuir-monolager och Langmuir-Blod-gett (LB) deponerade monolager och bilager av fosfolipider. För att utvidga förståelsen av egenskaper som är viktiga för att underlätta användandet av dem som modellsystem för biologiska membran undersöktes såväl deras molekylära struktur som stabilitet och hydratisering. VSFS användes för att genomföra in situ-studier av nedbrytningen av Langmuir-monolager av 1,2-diacyl-fosfokoliner med identiska 18 kolatomer långa sidokedjor med varierande antal omättade kol-kol-bindningar. För att övervaka nedbrytningen mättes såväl den tidsberoende förändringen av monolagernas area vid konstant yttryck som sumfrekevensintensiteten från dubbelbindningarnas CH-vibration. När monolagerna bestående av omättade fosfolipider utsattes för laboratorieluften bröts de ner hastigt jämfört med det helt mättade monolagret. Denna nedbrytning som sannolikt orsakades av reaktiva ämnen i luften kunde inhiberas fullständigt genom att ersätta den omgivande luften med kvävgas. Den molekylära strukturen och ordningen hos Langmuir-monolager av 1,2-distearoyl-fosfokolin (18:0 PC) och deras hydratiseringsvatten undersöktes vid olika yttryck med VSFS. Den spektroskopiska datan visar att monolagerna är välordnade vid alla yttryck samt att sumfrekvenssignalens styrka ökar med ökande yttryck på grund av såväl det större antalet molekyler per ytenhet som den högre ordningen då molekylerna packas tätare. Vattenmolekyler som hydratiserar huvudgrupperna eller är i kontakt med hydrofoba delar och har olika medelorientering observerades och kunde identifieras genom sina vibrationsfrekvenser. Vidare deponerades monolager av 18:0 PC, dess fullt deuterade analog och 1,2-distearoyl-fofsfoserin (18:0 PS) på substrat av CaF2 och VSFS användes för att undersöka filmernas struktur och ordning såväl som hydratiseringsvattnet. CH- och vattenregionerna samt lågvågtalsområdet som innehåller fosfat-, ester-, karboxylsyra- och aminsignaler undersöktes för att få en fullständig bild av den molekylära strukturen. Data visar att alla deponerade monolager bildade en välordnad och stabil film och kolvätekedjornas medelorientering bestämdes med hjälp av signalen från den antisymmetriska metylvibrationen. / QC 20100924

Ett stort industriellt problem när det gäller metalliska material är korrosion. En metod för att förhindra korrosion är genom en elektrokemisk process som kallas katodiskt skydd vilket kan utföras på två olika sätt: Katodiskt korrosionsskydd med påtryckt ström (ICCP) eller offeranod (SACP). SACP är baserat på oxidation av de mindre ädla metalliska offeranoderna som vanligtvis är gjorda av zink- och aluminiumlegeringar. Det finns ett stort behov av att forska på andra alternativ för dessa anoder eftersom metallerna som används vis SACP släpper ut tungmetaller i havsvatten. Ledande polymerer (CP) har intressanta och kontrollerande elektriska och elektrokemiska egenskaper vilket gör dem till ett miljövänligt alternativ vid val av anod för SACP.  I följande studie var de utvalda ledande polymererna poly(3,4-etylendioxytiopend)polystyrensulfat (PEDOT:PSS) och polypyrrole-SDS (PPy-SDS). PEDOT:PSS syntetiserades och PPy-SDS köptes. Deras beteende i artificiellt havsvatten analyserades I syfte att bestämma utvecklingen av polymerstrukturen och egenskaper samt eventuella förändringar i havsvattenegenskaperna. Inga av dessa polymerer visade förändringar i den molekylära strukturen till skillnad från den kristallinga strukturen som påverkades. Dessutom släppte inte PPy-SDS ut och komponenter i vattnet till skillnad från PEDOT:PSS som genomgick mekanisk sönderfall vid kontakt med konstgjort havsvatten.  För att förbättra konduktiviteten, post-dopning med metanol och svavelsyra utfördes på PEDOT:PSS vilket inte var fallet när post-dopning med metanol utfördes, det var dock inte möjligt att få en konduktivitet av PEDOT:PSS post-doped  med svavelsyra.  Elektrod tillverkningsmetod utfördes och undersöktes i denna studie. Metoderna inkluderade komprimering från 3000bar till 6000bar vid olika temperaturer och olika geometrier av elektrod. Temperaturen hade en positiv effekt på polymerernas ledningsförmåga. / A major industrial issue when it comes to metallic materials is corrosion. One method to prevent corrosion to occur is by an electrochemical process called cathodic protection which is done in two different ways: impressed current cathodic protection (ICCP) or sacrificial anode cathodic protection (SACP). SACP is based on oxidation of the less noble metal which usually is made of zinc and aluminum alloys. The environmental concerns of these anodes due to the release of heavy metals in the seawater induced a strong need to explore other alternatives. Then, conductive polymers (CP) with their interesting and controllable electrical and electrochemical properties represent an opportunity to investigate as an eco-friendly anodic material.  In the following study, two conductive polymers were chosen: poly(3,4-ethylenedioxythiopende)polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) and polypyrrole-SDS (PPy-SDS). The former was synthesized, while the latter was purchased. Their behavior as polymer powders in artificial seawater was analyzed with the aim to determine the evolution of polymer structure and properties as well as any change in the seawater characteristics. Neither of these polymers showed changes in the molecular structure contrary to the crystalline structure which was affected. Furthermore, PPy-SDS did not release any components to the water unlike PEDOT:PSS which went through mechanical disintegration when in contact with artificial seawater.  To improve the conductivity of PEDOT:PSS post-doping with methanol and sulfuric acid were performed. The obtained results did not show the expected effect which need further optimization of post-doping conditions.  Electrode fabrication method was proposed and investigated in this study. The methods included compression from 3000bar to 6000bar at different temperatures and different geometries of electrode. The temperature had a positive effect on the conductivity of the polymers without an impact on their structure.

Kvantprickar är intressanta för tillverkning av solceller på grund av möjligheten att justera bandgapet beroende på kvantpricksstorleken. I detta examensarbete har alternativa arkitekturer av PbS kvantprickssolceller testats samt att påverkan av olika lager har utvärderats. Först framställdes en kort reproducerbarhetsstudie av PbS kvantprickssolceller, där de tillverkade solcellerna gav låg effektivitet jämfört med litteraturen. En jämförelse av att använda ZnO eller magnesiumdopat ZnO (MZO) utfördes, där solcellerna med MZO presterade bättre än solcellerna med ZnO. Vidare testades påverkan av att ta bort hål- jämfört med elektrontransporterande lagret, där det elektrontransporterande lagret visade sig vara väsentligt för att solcellen skulle fungera medan solcellen fortfarande kunde fungera utan det håltransporterande lagret. Dessutom testades en inverterad solcellstruktur, där alla producerade solceller hade en effektivitet under 0,09 %. Det testades också att använda en annan ligandlösning och lösningsmedel för det ligandutbyte som behövs för det ljusabsorberande kvantprickslagret i solcellen. Detta gjordes med ammoniumjodid för ligandutbytet för att senare använda lösningmedlet propylenkarbonat, filmerna som producerades med det nya ligandutbytet var av dålig kvalitet och gav solceller med låg effektivitet. Slutligen genomfördes en kort studie av glödgningstemperaturen för ett tunt lager av MZO, där man fann att MZO kristalliserade vid 250℃, 300℃ och 350℃ när det glödgades i 30 minuter. / Quantum dots are of great interest for producing solar cells due to the possibility of tuning the bandgap depending on the quantum dot size. In this Masters's thesis project alternative architectures of PbS quantum dot solar cells have been tested and the influences of different layers have been evaluated. First, a short reproducibility study of the PbS quantum dot solar cell was produced, where it could be seen that the fabricated solar cells gave low efficiencies compared to literature. A comparison of using ZnO or magnesium doped ZnO (MZO) was performed, where the solar cells using MZO performed better than the solar cells using ZnO. Furthermore, the influence of removing the hole compared to the electron transporting layer was tested, where the electron transporting layer proved to be essential for the solar cell to function while it still could function without the hole transporting layer. Additionally, an inverted solar cell structure was tested, but only produced solar cells with efficiencies below 0.09 %. It was also tested to use another ligand solution and solvent for the ligand exchange needed for the light-absorbing quantum dot layer in the solar cell. This was done using ammonium iodide for the ligand exchange to later disperse the quantum dots in propylene carbonate, although the films produced with the new ligand exchange were of poor quality and gave low-efficiency solar cells. Lastly, a short study of the annealing temperature of an MZO thin-film was realised, where it was found that the MZO crystallised at 250℃, 300℃, and 350℃ when annealed for 30 minutes.

The interfacial structuring of three non-halogenated ionic liquids was examined at the air-liquid interface for both dry and humid condition by analysis of X-ray reflectometry data using a slab model approach. The aim was to investigate the effect of humidity on the air-liquid interface. Pure ionic liquids as well as solutions of 5% w/w and 20% w/w in propylene carbonate were examined. Three different cations were used, a phosphonium cation ([P6,6,6,14]+) and two dialkylimidazolium cations ([C6C1Im]+ and [C10C1Im]+). The anion was bis(mandelato)borate ([BMB]-), which is a non-commercial anion that has been shown to exhibit excellent tribological properties. The results reveal that the presence of ambient water has an impact on the interfacial structure and the layering of all pure ionic liquids, as well as most cases of ionic liquid solutions. Exposure to humidity had the largest response in the case of all pure and diluted solutions of [C6C1Im][BMB], for which a more pronounced layering was observed. The [P6,6,6,14][BMB] solutions did not exhibit any significant changes when exposed to ambient water, with the 20% w/w solution proving to be the most stable. / Gränsskiktsstrukturen hos tre olika icke-halogenerade jonvätskor undersöktes vid luft-vätskegränsskiktet för både torra och fuktiga förhållanden genom analys av data från en röntgen reflektometer med en “slab model approach”. Målet var att undersöka effekten av luftfuktighet på luft-vätskagränsskiktet. Rena jonvätskor såväl som lösningar av 5 och 20 vikt-% utspädda i propylenkarbonat undersöktes. Tre olika katjoner användes, en fosforkatjon ([P6,6,6,14]+) samt två dialkylimidazoliumkatjoner ([C6C1Im]+ och [C10C1Im]+). Anjonen var bis(madelato)borat ([BMB]-), vilket är en icke-kommersiell anjon som har visat bra tribologiska egenskaper. Resultatet visar att närvaron av omgivande vatten har en påverkan på gränsskiktsstrukturen samt skiktning hos alla rena jonvätskor och de flesta utspädda lösningar. Exponering för fuktighet hade den största inverkan på alla rena och utspädda lösningar av [C6C1Im][BMB], för vilka en mer distinkt skiktning kunde observeras. [P6,6,6,14][BMB] lösningar uppvisade inga signifikanta ändringar vid exponering till fuktig luft, där den lösning med 20 vikt-% visade sig vara mest stabil.

In the face of global warming and shrinking resources of fossil fuels the interest in solar energy has increased in recent years. However, the low energy and cost efficiency of current solar cells has up to this date hindered solar energy from playing a major role on the energy market. Photon upconversion is the process in which light of low energy is converted to high energy photons. Lately, this phenomenon has attracted renewed interest and ongoing research in this field mainly focuses on solar energy applications, solar cells in particular. The aim of this study was to investigate and evaluate amyloid fibrils as nanotemplates for an upconversion system based on the dyes platinum octaetylporphyrin (PtOEP) and 9,10- diphenylanthracene (DPA). This well-known pair of organic dyes upconverts light in the visible spectrum through a mechanism known as sensitized triplet-triplet annihilation. Amyloid fibrils are β-sheet rich protein fibril structures, formed by self-assembly of peptides. Amyloid fibrils were prepared from whey protein isolate using heat and acidic solutions. Dyes were incorporated according to a wellestablished technique, in which dyes are grinded together with the protein in solid state prior to fibrillization. Photophysical properties of pure fibrils and dye-incorporated fibrils were studied using UV-VIS spectroscopy and fluorescence spectroscopy. Atomic force microscopy was further employed to confirm the presence of amyloid fibrils as well as to study fibril structure. Results indicate that amyloid fibrils may not be the optimal host material for the upconversion system PtOEP/DPA. It was found that the absorption and emission spectra of this system overlap to a great deal with that of the fibrils. Though no upconverted emission clearly generated by the dye system was recorded, anti-Stokes emission was indeed observed. Interestingly, this emission appears to be strongly enhanced by the presence of dyes. It is suggested that this emission may be attributed to the protein residues rather than the amyloid structure. Future studies are encouraged to further investigate these remarkable findings. / Intresset för solceller har ökat under de senaste åren, till stor del tillföljd av den globala uppvärmningen och de sinande oljeresurserna. Dagens solceller har dock problem med låg energi- och kostnadseffektivitet, vilket gör att solenergin än så länge har svårt att hävda sig på energimarknaden. Photon upconversion är ett fotofysikaliskt fenomen där fotoner med låg energi omvandlas till fotoner med hög energi. Den senaste tiden har denna process fått förnyat intresse och forskningen inom området har ökat, inte minst med sikte på att integrera processen i solceller och därmed öka dess effektivitet. Målet med denna studie var att undersöka huruvida amyloidfibriller kan användas som stomme för ett photon upconversion-system baserat på platinum-oktaetylporfyrin (PtOEP) och 9,10-difenylantracen (DPA). Dessa två organiska färgämnen är ett välkänt par som konverterar synligt ljus med låg frekvens till mer hög frekvent ljus i det synliga spektrumet, via en mekanism som kallas sensitized triplet-triplet annihilation. Amyloidfibriller är proteinbaserade fiberstrukturer med hög andel β-flak, vilka bildas genom självassociation av peptider. I denna studie skapades amyloidfibriller av vassleprotein genom upphettning i sur lösning. Färgämnena inkorporerades enligt en välbeprövad metod där proteinet mortlas tillsammans med färgämnena i fast tillstånd, innan fibrilleringsprocessen påbörjas. De fotofysikaliska egenskaperna hos fibriller med och utan färgämnen analyserade med UV-VIS samt fluorescensspektroskopi. Atomkraftsmikroskopi användes för att bekräfta att fibriller fanns i proven, samt för att studera dess struktur. De erhållna resultaten antyder att amyloidfibriller inte är ett optimalt material för systemet PtOEP/DPA, delvis på grund av att absorptions- och emissionsspektrumet för systemet överlappar med fibrillernas egna spektrum. Anti-Stokes emission detekterades, men denna är med stor sannolikhet inte orsakad av färgämnena. Dock noterades, intressant nog, att denna emission ökar betydligt i närvaro av färgämnena. En möjlighet är att denna emission är kopplad till monomerer i proteinet snarare än till fibrillstrukturen, eftersom emission observerades hos både nativt och fibrillerat protein. Framtida studier uppmuntras att vidare undersöka dessa effekter.

In systems of ultracold atoms,  the  quantum  Efimov  effect  can  appear where identical bosons form an infinite tower of bound trimer states in the resonant limit, at the bound dimer dissociation threshold. The most characteristic feature of this effect is that their energy spectrum obey a geometric scaling law, which is universal in the sense that it emerges irrespective of the nature of the two body forces. Using  a  model  potential,  constructed  to  resemble the two body interaction between alkali atoms,  which was  fine tuned to control the  scattering  length,  energy  eigenvalues  for  the  two-  and  threebody problem were calculated numerically. The results where  fitted  to  the analytic theory and the appearance of the first Efimov state was positioned at a scattering length of -9.23rvdW , which is in good  agreement  with  the universal value -9.2rvdW . / I system av ultrakalla atomer kan en kvanteffekt, kallad Efimoveffekt, uppkomma  där  identiska  bosoner  bildar  ett  oändligt  torn  av  bundna  trekroppstillstånd då spridningslängden går mot oändligheten, vid dissociationströskeln för en svagt bunden dimer.  Det mest utmärkande för denna effekt är att Efimovtillståndens energispektrum följer en geometrisk skalningslag, som är universell i den meningen att den framträder oberoende av hur atomernas parvisa växelverkan ser ut.  Med hjälp av en modellpotential som konstruerats för att efterlikna den parvisa växelverkan mellan två alkaliatomer finjusterades spridningslängden.  Energiegenvärdena för två- och tre-kropps problemen  beräknades  numeriskt  vid  olika  spridningslängder.   Resultaten jämfördes  med  den  analytiska  teorin  och  den  första  tre-kroppsresonansen uppkom  vid  spridningslängden  -9.23rvdW ,  vilket  överenstämmer  med  det experimentellt funna universella värdet -9.2rvdW .

Due to the successful commercialization of lithium-ion batteries (LIBs), there is a growing interest in developing new battery materials with beneficial electrochemical properties. However, the uneven distribution of lithium resources and the low abundance of lithium in the earth crust are the main obstacles for further development and large-scale production of LIBs. Sodium-ion batteries (SIBs), an alternative that can partly meet the energy storage challenges, are getting attentions of researchers due to the wide availability and lower cost of sodium resources. Nevertheless, the conventional liquid electrolytes of either LIBs or SIBs composed of fluorinated salts dissolved in volatile organic solvents, posing serious safety issues due to the instability of the salts and flammability of the solvents. There is an urge to develop new fluorine-free electrolytes with improved physicochemical and electrochemical properties. In this context, the conventional fluorinated salts should be replaced with fluorine-free salts and the flammable solvents should be substituted with non-flammable solvents. There are a number of strategies to develop high-performant electrolytes including ambient-temperature ionic liquids (ILs), organic ionic plastic crystals (OIPCs) and highly concentrated electrolytes (HCEs) utilizing new salts and solvents. In this thesis, novel phosphorus-based ionic materials and electrolytes are introduced and their properties are thoroughly investigated. In the first part (Paper I), fluorine-free NaDEEP salt and TEOP solvent are employed to make “solvent-in-salt” (SIS) sodium electrolytes, also known as HCEs. Unexpectedly, the addition of TEOP solvent lead to an increase in the oxidation stability of the SIS electrolytes. In addition, an unusual ionic conductivity behavior is found – the ionic conductivities of Na electrolytes increase with increasing salt concentration. The “salt-rich” and “solvent-rich” phases formed within the electrolytes are investigated using multinuclear liquid-state NMR spectroscopy and NMR diffusometry. In the second part (Paper II), a series of orthoborate-based ionic materials, specifically OIPCs, containing phosphonium/ammonium cations are prepared to compare with the popular fluorine-free, bis(oxalato)borate (BOB) salts. The tetrabutyl phosphonium bis(glycolato)borate ([P4444][BGB]) OIPC displays much higher decomposition temperature than the structural analogous [P4444][BOB] IL. The crystal structures of LiBGB and NaBGB salts are resolved using single-crystal X-ray diffraction analysis. Unlike LiBOB, the BGB-based salts revealed excellent moisture stability over an extended time of up to 8-weeks air exposure. Multinuclear solid-state NMR spectroscopy indicates weaker cation-anion interactions in phosphonium-based salts than the ammonium-based ones. Finally, in the third part (Paper III), two-component and three-component eutectic electrolytes, composed of pyrrolidinium saccharin (PySc), lithium saccharin (LiSc) and/or [P4444][BGB] salt. The resulting mixtures showed significantly lower melting temperatures than the neat salts. The physicochemical and thermal properties of these salts are thoroughly investigated and discussed.

Ett problem vid byggandet av nya kärnkraftverk för elproduktion är de stora investeringskostnaderna samt den långa tiden det att få tillstånd för en reaktor och bygga den. Nyligen färdigställdes den tredje reaktorn vid Olkiluoto I Finland, den tog 18 år att färdigställa exklusive tiden att få tillstånd för reaktorn. Små modulära kärnkraftsreaktorer, SMR är mindre reaktorer med en lägre elektrisk effekt har föreslagits vara en lösning på problemet. Det behövs inte lika stora investeringar för att uppföra en reaktor och de ska också gå snabbare att bygga. Det finns flera fördelar med SMR, de kommer att tillverkas i fabriker vilket minskar konstruktionstiden. Samma reaktormodell behöver bara ett tillstånd för licensering medan stora reaktorer som byggs idag behöver ett nytt för varje reaktor. Det är dessutom billigare att serieproducera reaktorer då kostnaden går ned för varje producerad reaktor. De flesta reaktorer idag använder lättvatten som en moderator och för att kyla ned reaktorn, reaktorerna kallas för lätt vatten reaktorer, LWR. Det finns två vanliga designer, en där vatten kokas inuti reaktorn och driver sedan en turbin, reaktorn kallas för kokvattenreaktor, BWR. Den andra vanliga reaktordesignen är tryckvattenreaktorn, PWR där det är ett högre tryck som gör att vattnet inte kokar i reaktorn, i stället kokar det varma vattnet från reaktorn vatten i en sekundär vattenloop i en ånggenerator. Det är ångan i sekundär loopen som sedan driver turbinen. Det finns även flera reaktorkoncept som inte använder lättvatten. De SMR koncept som är närmast att påbörja konstruktion är alla LWR eftersom det är där den största erfarenheten från tidigare reaktordesigner finns. Genom att undersöka sju SMR koncept, sex PWR och en BWR är bilden att många är väldigt lika reaktorerna som finns idag, däremot så har många tagit bort komplicerade system och infört passiva säkerhetssystem som bland annat naturlig cirkulation för att få en passiv kylning. Materialen som används är också material som tidigare har används. En av de föreslagna förenklingarna är borttagandet av en löst neutronabsorbent i PWR reaktorer, i stället ska kontroll stavar och neutron gift i bränslet användas i en större grad. Den vanligaste neutronabsorbenten som används i lösning är borsyra eftersom bor har ett högt neutrontvärsnitt. Användandet av borsyra i reaktorn leder till lägre pH vilket ökar korrosionen, borsyran påverkar även radiolysen av vatten. I det här arbetet har hastighetskonstanten för reaktionen mellan borsyra och hydroxylradikalen som bildas genom radiolys av vatten undersökts. I experimenten användes coumarin-3-karboxylsyra som en radikalinfångare för att studera reaktionshastigheten genom tävlingskinetik. Den hydroxylerade produkten som bildas har detekterats genom fluorescens. Hastighetskonstanten mättes till 1.25 ∙ 106 M-1 s-1 vilket är högre än tidigare litteraturvärden. Skillnaden kan delvis förklaras genom närvaron av motbasen till borsyra, borat samt trimeren tetraborat som bildas vid höga koncentrationer av borsyra. / One problem with building new nuclear reactors for electricity production is the large investment costs and the long time needed for permissions and construction. Most recently is the Olkiluoto nuclear power plant in Finland where a third reactor was built, it took 18 years to finalize the reactor, and this is not including the time of handling the licencing application. Small modular nuclear reactors, SMR which is a smaller reactor with a reduced effect has been proposed to reduce the cost of investment and the time it takes from license application to finalized reactor. The SMR reactors have many advantages. It will be fabricated in factories reducing the time of construction, since reactor units are the same, the same reactor design only needs one licencing for all reactors. Compared to large reactors built today, where every single reactor needs a new licencing. Smaller reactors lead to shorter construction times and lower investment. It is also less expensive to produce reactors in series where the cost per unit decreases for every unit produced. Most reactors in operation today use light water as a moderator and coolant and are called light water reactors, LWR. Two designs are common, one where the water is boiled in the reactor and goes directly to the turbine, this reactor is called a boiling water reactor, BWR. The other common reactor is a pressurized water reactor, PWR where a higher pressure does not allow the water to boil. Instead, it is heated and boils water in a steam generator that then turns the turbine blades. There are other reactor concepts which do not use light water as a moderator and coolant, The SMR concepts that are the closest to construction are all LWR because it is where most experience from previous reactor designs is. By investigating seven SMR reactor concepts, six PWR and one BWR, it was concluded that they are similar to reactors operating today, but with some simplification and passive safety systems like natural circulation for many of them. The materials that will be used are also materials that have previously been used. One of the simplifications for several of the reactor concepts is the removal of a soluble neutron absorber in PWR reactors and instead, the use of control rods and burnable neutron poison to a larger extent. The soluble neutron absorber is usually boric acid which has a high neutron cross-section. The use of boric acid will reduce the pH in the reactor which increases corrosion, and it also affects the radiolysis of water. This work has investigated the rate constant for the reaction of boric acid with hydroxyl radicals formed in the radiolysis of water. In the experiments, coumarin-3-carboxylic acid was used as a probe to study the reaction rate using competition kinetics. The hydroxylated product formed has been detected using fluorescence. The rate constant measured was 1.25 ∙ 106 M-1 s-1 which is higher than previous literature values. Some of the discrepancies could be explained by the presence of the counter base, borate and the tetraborate that is formed at high concentrations.

I samarbete med Sherwin-Williams AB, utvecklades en metod med kontaktvinkelmätning för att teoretiskt uppskatta vätbarhet och vidhäftningsförmåga av industriella färger på stålsubstrat. Optisk tensiometer och Youngs ekvation kombinerat med OWRK beräkningsmodell användes för att bestämma ytenergier. Det föreslogs att kontaktvinkelmätning bör inkludera bestämning av ytenergi av det fasta substratet, ytspänning av färgen samt beräkning av polaritet och gränssnittsenergi mellan de två bindande ytorna, för att stämma bra överens med färgens praktiskt uppskattade vidhäftningsförmåga. Det konstaterades att kontaktvinkel är en nödvändig faktor för att få information om teoretisk bindningsstyrka mellan två bindande ytor, men stämde någorlunda bra med praktiskt uppskattad vidhäftningsförmåga från mekanisk testmetod. Vidare studier utfördes för att identifiera styrkor och svagheter med kontaktvinkelmätningen och förstå inverkan av olika huvudegenskaper av färger på dess vidhäftning. Fem olika lösningsmedelsbaserade färger av typen två-komponentsystem tillverkades i syfte att studera effekter från två olika vidhäftningsfrämjande additiv, ett epoxysilan och ett aminosilan samt två olika fyllnadsmedel, kieseldioxid (SiO2) pulver och CaCO3/BaSO4 pulverblandning. Det konstaterades att silan inte förbättrade vidhäftning av färgerna på metallsubstraten, på grund av den snabba exoteriska reaktion som sker mellan silan och isocyanat härdare komponent B, när det blandas med färgen (komponent A). Till följd fås hastig viskositets- och temperaturökning som ökade avdunstning av lösningsmedlet och orsakade försämrad utplaning och flöde av färgen på metallytan. Det konstaterades även att fyllnadsmedlet CaCO3/BaSO4 var bättre än kiseldioxid (SiO2), delvis på grund av lägre oljeabsorptionsvärde som resulterar i lägre viskositetökning och bättre flöde av färgen. Rekommendationer för framtida studier är att analysera effekter av silan i ett en-komponentsystem för att eliminera effekter av snabb avdunstning av lösningsmedel och härdningskinetik mellan färg (komponent A) och härdare (komponent B). Reologi studier med reometer kan användas för att få mer information om varför CaCO3/BaSO4 visades vara ett bättre fyllnadsmedel än kiseldioxid. / In collaboration with Sherwin-Williams AB, a method with contact angle technique was developed to theoretically predict wettability and adhesive bonding between industrial paint coatings and steel substrates. The technique used was optical tensiometer and Young’s equation combined with OWRK calculation model was used to determine surface and interfacial energetics. It was suggested that the contact angle measurements must include measurements of the surface energy of the solid, surface tension of the liquid paint and calculation of polarity and interfacial tension between the bonding surfaces, to best correlate with practically estimated adhesion property of the paint coatings. It was stated that though contact angle proved to be a prerequisite factor to acquire information about adhesive bonds between two bonding surfaces, it did not entirely correlate with the findings from practically estimated adhesion performance from pull-off investigations. Work was dedicated to identifying strengths and weaknesses with the contact angle measurements and understanding the impact of other key properties of the paint coatings on adhesion performance. Five different solvent-based, two-component paint systems were manufactured to be able to see the effects on adhesion performance from two adhesion promoting additives, an epoxysilane and an aminosilane, as well as two different filler packages: silicon dioxide SiO2 (silica) filler package and CaCO3/BaSO4 filler package, respectively. It was concluded that the silanes did not improve adhesion performance of the paint coatings because of fast exothermic reaction that takes place between silane and isocyanate hardener component B when added to the liquid paint component A. Rapid viscosity rise and temperature rise was observed, which increased the evaporation rate of the solvent and impaired the leveling and flowing of the paint coating to the steel substrates. It was also unexpectedly observed that the CaCO3/BaSO4 filler package outperformed the silica filler package, partly because of its lower oil absorbance, which resulted in lower viscosity rise and better flowing of the paint coating. For future studies, it was recommended to analyze effects of the silanes in a one-component paint system to eliminate unfavored effects from evaporation of the solvent and cure kinetics of paint component A and isocyanate hardener component B. The superior paint quality contributed from the CaCO3/BaSO4 filler package could be better understood by rheology investigations with rheometer.

Emulsioner bildas då två vätskor som normalt sätt inte blandas med kraft vispas samman för att distribuera den ena vätskan i den andra. För att dessa vätskor inte efter avslutad vispning ska gå isär kan emulgeringsmedel tillsättas, till exempel polysackarider som hör till hydrokolloiderna. Hydrokolloider används inom livsmedelsindustrin för sin förmåga att påverka ett livsmedels reologiska egenskaper, så som viskositet och textur. Exempel på hydrokolloider som används inom den växtbaserade livsmedelsbranschen är derivat av cellulosa så som metylcellulosa. Metylcellulosan har egenskaper som löslighet i vatten samt termoreversibel gelatinering. Med detta menas att en lösning med metylcellulosa efter uppvärmning kommer att bilda en gel, men så fort temperaturen sjunker kommer viskositeten minska, och försvinna helt. Den huvudsakliga anledningen som ligger bakom intresset att utvärdera stabiliteten hos hydrokolloider är dagens allt större efterfrågan på växtbaserade proteinalternativ som efterliknar egenskaper hos de animaliska alternativen. Just stabiliteten av hydrokolloiderna är något som är svårt att utvärdera, men då kunskapen om konsistensgivare så som hydrokolloider blir allt större, ökar även möjligheten till bättre och fler modifierade proteinalternativ. Något som kan locka en större grupp konsumenter. Försöken som genomfördes gjordes med syftet att utvärdera egenskaperna hos metylcellulosa som konsistensgivare i en köttersättningsmix. En avgörande faktor vid beredningen är att kontrollera temperaturen. I försöken var den initiala temperaturer vid beredningen av emulsionerna innehållandes vatten, olja samt metylcellulosa antingen under 4°C eller över 4°C (10-15°C). Utöver detta  genomfördes även försök vid pH 5 samt pH 5,5. Metoder för att utvärdera stabiliteten hos emulsionerna utvecklades också. Data som erhölls bearbetades statistiskt och det visade sig att emulsioner tillverkade under 4°C hade en högre stabilitet än de som tillverkats vid temperaturer över 4°C. Skillnaden i stabilitet vid olika pH (pH 5,0 och pH 5,5) var däremot inte signifikant, men då försöken endast genomfördes med emulsioner med olja, vatten och metylcellulosa går det inte att med säkerhet säga att pH inte har någon signifikant effekt i en slutprodukt som även innehåller proteiner, stärkelse och kryddor. / Emulsions are formed when two liquids that does not combine naturally are mixed with force to distribute one liquid in the other. To prevent these liquids from separating when the mixing ends emulsifiers can be added, for example polysaccharides such as hydrocolloids. Hydrocolloids are used in the food industry for their ability to influence the rheological properties of a food, such as viscosity and texture. Examples of hydrocolloids used in the plant based food industry are cellulose derivates, such as methylcellulose. Methylcellulose has properties such as solubility in water and thermoreversible gelatinization. This means that the solution containing methylcellulose after heating will form a gel, but as soon as the temperature drops, the viscosity will decrease and vanish completely. The main reason to why a study of the stability in hydrocolloids is of interest is today's increasing demand for plant-based protein alternatives that largely have similar properties to the animal alternatives. The stability of hydrocolloids has previously been difficult to evaluate, but as knowledge about sensory enhancers such as hydrocolloids grows, so does the possibility of producing better and more reconstructed protein alternatives. Thus attracting a larger consumer group. The experiments that was carried out aimed at the evaluation of properties of methylcellulose as a sensory enhancer in a meat substitute mix. A critical point in the preparation is to control the temperature. The initial temperature during preparation of the emulsions containing water, oil and methylcellulose was either below 4°C or above 4°C (10-15°C). In addition, experiments were also performed at pH 5 and pH 5.5. Methods to measure the stability of the emulsions were also developed. The data obtained were processed statistically and the results indicated that emulsions prepared below 4°C had a higher stability than those prepared at temperatures above 4°C. Difference in stability due to pH, on the other hand, was not significant, but since the experiments were carried out with emulsions only containing oil, water and methylcellulose it is not possible to say with certainty that pH has no significant effect in a product containing more components such as protein, starch and spices.