Diss. (sammanfattning) Uppsala : Univ., 2007. / Härtill 8 uppsatser.

Lic. (sammanfattning) Kalmar : Högskolan i Kalmar, 2007. / Härtill 3 uppsatser.

<p>This thesis presents results from a longitudinal study of students in compulsory school. The project started in spring 1997 when the students were about six years old, and finished in spring 2006 when they left compulsory school. One aim of the study was to follow individual students' development of conceptions about evaporation during their year in scool. Another aim has been to study how the students used a simplified particle model in their explanations of evaporation. The particle model was introduced early, in their first year. Teaching episodes focused on water, and its changes of state connected to everyday phenomena was taught. The students were interviewed before and after the teaching interventions and the explanations were analysed in order to find a comprehensive description of each student. In my analysis I have among other things found that heat is an important factor for evaporation when students are young but its importance seems to decrease when they get older. I have also seen that particle model has been helpful for the students in their explanations of evaporation.</p> / <p>Denna avhandling presenterar resultat från en longitudinell studie i grundskolan. Projektet startade våren 1997 då eleverna var omkring sex år och avslutades våren 2006 då eleverna lämnade grundskolan. Ett mål med studien var att följa individuella elevers begreppsutveckling kring avdunstning under deras år i skolan. Ett annat mål har varit att studera hur eleverna har använt en tidigt introducerad förenklad partikelmodell i sina förklaringar av avdunstning. Undervisningsinsatser som fokuseras på vatten och dess fasändringar kopplat till vardagsfenomen har genomförts. Eleverna har intervjuats före och efter varje insats och förklaringarna har analyserats för att få en heltäckande beskrivning vad gäller begreppsutvecklingen hos varje elev. I min analys har jag bl.a. funnit att värme är av stor betydelse för de yngre eleverna i deras förklaringar av avdunstning men att denna betydelse minskar då eleverna blir äldre. Jag har också sett att den tidigt introducerade partikelmodellen har varit ett bra hjälpmedel för eleverna i deras förklaringar av avdunstning.</p>

This thesis presents results from a longitudinal study of students in compulsory school. The project started in spring 1997 when the students were about six years old, and finished in spring 2006 when they left compulsory school. One aim of the study was to follow individual students' development of conceptions about evaporation during their year in scool. Another aim has been to study how the students used a simplified particle model in their explanations of evaporation. The particle model was introduced early, in their first year. Teaching episodes focused on water, and its changes of state connected to everyday phenomena was taught. The students were interviewed before and after the teaching interventions and the explanations were analysed in order to find a comprehensive description of each student. In my analysis I have among other things found that heat is an important factor for evaporation when students are young but its importance seems to decrease when they get older. I have also seen that particle model has been helpful for the students in their explanations of evaporation. / Denna avhandling presenterar resultat från en longitudinell studie i grundskolan. Projektet startade våren 1997 då eleverna var omkring sex år och avslutades våren 2006 då eleverna lämnade grundskolan. Ett mål med studien var att följa individuella elevers begreppsutveckling kring avdunstning under deras år i skolan. Ett annat mål har varit att studera hur eleverna har använt en tidigt introducerad förenklad partikelmodell i sina förklaringar av avdunstning. Undervisningsinsatser som fokuseras på vatten och dess fasändringar kopplat till vardagsfenomen har genomförts. Eleverna har intervjuats före och efter varje insats och förklaringarna har analyserats för att få en heltäckande beskrivning vad gäller begreppsutvecklingen hos varje elev. I min analys har jag bl.a. funnit att värme är av stor betydelse för de yngre eleverna i deras förklaringar av avdunstning men att denna betydelse minskar då eleverna blir äldre. Jag har också sett att den tidigt introducerade partikelmodellen har varit ett bra hjälpmedel för eleverna i deras förklaringar av avdunstning.

I arbetet undersöks hur elevers progression mot en förståelse för materiens partikelnatur beskrivs i aktuella forskningsstudier. En systematisk litteratursökning leder fram till 10 vetenskapliga arbeten som alla behandlar elevers progression i ämnet. Arbetena analyseras utifrån olika aspekter; dels hur de beskriver en stegvis progression i förståelse, dels hur ”inzoomade” partikelkunskaper inledningsvis kan vara. Beskrivningarna diskuteras i relation till aktuell forskning och den svenska kursplanen i kemi. Studien bidrar med en diskussion kring materiens partikelnatur kopplat till utbildning, och uppmanar till att vidare utforska området, inte minst för att se över den svenska läroplanens beskrivning av progression i ämnet.

I rotaxaner följs förflyttningen av makrocykeln vanligtvis med 1H-NMR spektroskopi. Målet med detta projekt är i stället att utveckla ett system som möjliggör att förflyttningen av makrocykeln kan observeras med hjälp av luminiscerande lantanid emission. Detta bör vara ett kraftfullt verktyg, då luminiscerande emission skulle möjliggöra att makrocykelns position längs med tråden kan avläsas direkt med blotta ögat. För att lantanid-baserade system ska kunna luminiscera krävs det att en aktiverande antennmolekyl finns i närheten av lantaniden. I detta projekt placerades en lantanidligand i den ena stoppande änden av en [2]rotaxan och en antennmolekyl sattes på den trådade makrocykeln. En förändring av pH:t medför att makrocykeln förflyttas närmre till lantanidliganden, vilket i sin tur medför att antennen aktiverar lantaniden och den luminiscerande emissionen startar. Baserat på styrkan av luminiscensen bör man då kunna avgöra makrocykelns position i rotaxanen. I framtiden hoppas vi kunna använda detta visualiseringsverktyg för att kunna börja använda rotaxaner som biosensorer för medicinsk diagnostik. / In rotaxanes, the movement of the macrocycle is usually tracked using 1H-NMR spectroscopy. The goal of this project is to instead develop systems so one can follow the macrocycle movement through luminescent lanthanide emission. This should be a powerful tool, as luminescence emission would allow for a direct visual readout of the macrocycle position along the thread with the naked eye. To allow luminescence in lanthanide-based systems, a sensitizing antenna molecule needs to be present in close proximity to the lanthanide. In this project, a lanthanide ligand was placed at the stoppered end of a [2]rotaxane, and a sensitizing antenna was attached to the threaded macrocycle. A change in pH induces the macrocycle to move closer to the lanthanide stopper, which causes the antenna to sensitize the lanthanide and start the luminescence emission. Based on the strength of the luminescence, one should then be able to determine the location of the macrocycle in the rotaxane. We hope to use this visual readout tool to eventually turn rotaxanes into useful point-of-care biosensors for medical diagnostics.

A great interest has been shown for self-assembled organic nano-structures that can be used in a variety of optoelectronic applications, from element detection to home electronics. It is known from experimental research that sexiphenyl (6P) grown on muscovite mica substrate form uniaxially self-assembled nanofibers which together with sexithiophene (6T) deposited on top gives the possibility to tune their polarized emission. A key to continue develop and explore the full potential of this technique is to understand the mechanisms behind the growth. This thesis investigate the initial growth of 6P and 6T on a 6Pˆ<img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?%5Cleft(11%20%5Cbar%7B1%7D%20%5Cright)%20%20%20" /> nanofiber substrate through Molecular Dynamics (MD) simulations. The adsorption of the molecules has been simulated with Simulated Annealing (SA) where 6P align perfectly with the substrate for all coverage while 6T starts to align after a certain amount of coverage. Both molecules show a monotonic increase in the adsorption energy per molecule with an increasing coverage. The surface diffusion of the molecules has been studied and shows a higher movement for both in the direction of the longmolecular axis. / Project P25154-N20 "Hetero-epitaxy of organic-organic nanofibers"

The search for water has been vital in our solar system as water indicates a potential for life. The search has been extended to satellites orbiting the outer planets. It has already been proven that water exists on Saturn’s moon, Enceladus, where the spacecraft Cassini did a flyby through a water plume. The study of the water plumes has been implemented on Jupiter’s moon, Europa, where there are signs of an underwater ocean existing. Several studies have implemented an analytical model for the gas distribution of plumes to match the detected signals with their method of plotting the distribution of water gas. In this report, we quantitatively analyzed plume distributions used in studies by Roth et al. (2014), Blöcker et al. (2016), Sparks et al. (2016), Jia et al. (2019), Arnold et al. (2019), and Huybrighs et al. (2020). In these plume studies there are 2 different plume shapes used, namely the expanding teardrop and the expanding circular shape. Different scale heights are used for the teardrop shape, leading to either shorter or longer appearance of the teardrop plume. Comparing the plume distribution of these analytical plumes, Roth’s method is the most sensitive one in this category, meaning that Roth’s plume model had the lowest quantity in terms of the density distribution values. Arnold’s plume model is the densest for altitudes below roughly 300km and Huybrigh’s plume model for altitudes above 300km. In terms of the vertical and the horizontal column densities and the total number of molecules, the most sensitive method in each category was Jia’s, Roth’s, and Blöcker’s plume model respectively. Our results suggest that the plume models are rather inconsistent with each other quantitatively. / Sökandet efter vatten har varit avgörande i vårt solsystem eftersom vatten indikerar en potential för liv. Sökandet har utvidgats till satelliter som kretsar kring de yttre planeterna. Det har redan bevisats att vatten finns på Saturnus måne, Enceladus där rymdfarkosten Cassini flyger förbi genom en vattenplym. Studiet av vattenplymer har genomförts på Jupiters måne, Europa, där det finns tecken på att ett undervattenshav existerar. Flera studier har implementerat en analytisk modell för gasfördelning av plymer för att matcha de detekterade signalerna med deras metod för att plotta fördelningen av vattengas. I den här rapporten analyserade vi kvantitativt plymfördelningar som används i studier av Roth et al. (2014), Blöcker et al. (2016), Sparks et al. (2016), Jia et al. (2019), Arnold et al. (2019) och Huybrighs et al. (2020). I dessa plymstudier används 2 olika plymformer, nämligen den expanderande tårformen och den expanderande cirkulära formen. Olika skalhöjder används för droppformen, vilket leder till antingen kortare eller längre utseende av droppplymen. Om man jämför plymens fördelning av dessa analytiska plymer, är Roths plymmodell den mest känsliga. Arnolds plymmodell är den tätaste för höjder under ungefär 300 km och Huybrighs plymmodell för höjder över 300 km. När det gäller de vertikala och horisontella kolumndensiteterna och det totala antalet molekyler var den känsligaste plymmodellen Jias, Roths respektive Blöckers plymmodell. Våra resultat tyder på att plymmodellerna är ganska inkonsekventa med varandra kvantitativt.

The purpose of this research was to investigate the kinetics and mechanisms of the photocatalytic degradation of organic substances in the presence of anions (bromide and chloride), using titanium dioxide as a photocatalyst. Tris(hydroxymethyl)aminomethane (Tris) and methanol were the organic substances used as probes. Photocatalytic degradation of the probes produces formaldehyde through reaction with hydroxyl radicals at the surface of the photocatalyst. The product was quantified using a modified Hantzsch reaction and UV-Vis spectroscopy at the fixed wavelength 368 nm. It was found that having bromide present in the reaction mixture resulted in an increase in the rate of formation of formaldehyde from Tris, while it resulted in a decrease from methanol. Bromide on the surface of the photocatalyst reacts with the hydroxyl radicals to form reactive halogen species (RHS). This study proposes that the RHS Br2•- oxidises the probe into a cation radical, which initialises the probe degradation and the subsequent formation of formaldehyde. Conversion from hydroxyl radicals to RHS leads to a greater selectivity in formaldehyde production. Increased selectivity of attack towards electron-rich centres can explain the observed results with the different probes in this study. A linear combination expression of the total production of formaldehyde was developed, through which the X-factor, a ratio of the production of formaldehyde by RHS relative to the production of formaldehyde by hydroxyl radicals, was calculated. However, no realistic values were obtained when calculating the X-factor for different anion concentrations, thus indicating that factors other than competition kinetics affect the degradation. No conclusions could be drawn regarding the effect of chloride on the formation of formaldehyde from Tris and methanol, as the results were ambiguous. / Syftet med denna studie var att undersöka mekanismer och kinetik bakom fotokatalytisk nedbrytning av organiska molekyler i närvaro av anjoner (bromid och klorid), där titandioxid användes som fotokatalysator. Tris(hydroxymetyl)aminometan (Tris) och metanol var de organiska substanserna som studerades. Den fotokatalytiska nedbrytningen av proberna resulterar i formaldehyd via reaktion med hydroxylradikaler på fotokatalysatorns yta. Produkten kan sedan kvantifieras genom en modifierad version av Hantzsch-reaktionen följt av UV-Vis spektroskopi vid en fixerad våglängd på 368 nm. Studien kom fram till att närvaron av bromid i reaktionslösningen resulterade i en ökad produktionshastighet av formaldehyd från Tris, medan det resulterade i en minskning från metanol. Bromid på ytan av fotokatalysatorn reagerar med hydroxylradikaler och bildar reaktiva halogena molekyler (RHS). Denna studie föreslår att RHS:en Br2•- oxiderar proben till en radikalkatjon, som initierar nedbrytningen av proben och efterföljande bildning av formaldehyd. Omvandling från hydroxylradikaler till RHS leder till högre selektivitet av bildning av formaldehyd. Ökad selektivitet av attacker mot elektronrika center kan förklara de observerade resultaten med de olika proberna i denna studie. Ett linjärkombinationsuttryck av den totala produktionen av formaldehyd utvecklades, från vilket X-faktorn, ett förhållande av produktionen av formaldehyd via RHS relativt till produktionen av formaldehyd via hydroxylradikaler, kunde beräknas. Inga realistiska värden erhölls dock vid beräkningen av X-faktorn för olika anjonskoncentrationer, vilket indikerar att andra faktorer än konkurrenskinetik påverkar nedbrytningen. Inga slutsatser kunde dras gällande klorids effekt på bildningen av formaldehyd från Tris och metanol, då resultaten var tvetydiga.

I arbetet undersöks lärares uppfattningar om partikelmodeller och vad de anser vara nödvändiga kunskaper för att elever ska kunna använda dessa. I undersökningen deltar fem legitimerade och verksamma lärare inom naturvetenskapsämnena. Lärarna bidrar med att ge sina perspektiv på begreppet partikelmodell och hur det kan skilja sig från läroplanens begrepp ”enkel partikelmodell”. De sätter även ord på vad eleverna behöver utveckla för kunskaper för att använda enkla partikelmodeller. Datainsamlingen utgörs av intervjuer med de fem lärarna som transkriberas och citeras. Resultatet från intervjuundersökningen diskuteras i relation till aktuell forskning och den nu gällande- och den kommande kursplanen i kemi där det relativt ospecificerade begreppet ”enkla partikelmodeller” används. Undersökningen bidrar med flera förklaringar till vad partikelmodeller kan vara och uppmanar till att vidare utforska området, inte minst för att se över den svenska läroplanens beskrivning. / This study explores teacher descriptions of particle models and the particle model of matter. The teachers also describe what they consider to be necessary knowledge for young students to make use of them. The interview study is based on the thoughts of five science teachers regarding “simple” particle models in comparison to particle models. The gathered data from the interviews is analysed and the result of the study is compared to recent studies and the Swedish curriculum for chemistry. The aim of the study is to shed some light and various viewpoints on the particle model and to propose further studies in relation to the Swedish curriculum and its debatable description on the particle model.